Técnicas seguras y representativas de muestreo de gas para análisis preciso

Mejores prácticas para el muestreo de gases y líquidos volátiles

Matt Dixon, Ingeniero Principal Senior de Diseño, Swagelok

Optimizar los costos de procesamiento químico y mantener salidas de productos de alta calidad requieren la captura regular de fluidos de proceso representativos para análisis de laboratorio. El muestreo puntual —también llamado muestreo en campo o simplemente muestreo— ayuda a validar las condiciones del proceso y verificar que el producto que está fabricando cumple con las especificaciones internas o basadas en el cliente. El muestreo puntual también puede ayudar a verificar las lecturas de analizadores en línea, una forma cada vez más popular de obtener información en tiempo real sobre su proceso.

El muestreo puntual de gas presenta un conjunto único de desafíos que los operadores deben superar para obtener un retrato preciso de las verdaderas condiciones del proceso. Siga leyendo mientras exploramos estos desafíos y cómo superarlos con las técnicas adecuadas.

Reglas básicas para el muestreo

Los gases y líquidos volátiles deben recogerse y mantenerse a temperaturas y presiones que inhiban los cambios de fase, que pueden alterar la composición de las muestras. Recuerde estas reglas básicas:

1. La muestra debe representar el proceso. Use sondas para extraer muestras del centro de la tubería de proceso y evite cambios de fase durante el transporte de la muestra.
2. La muestra debe ser oportuna. Minimice el tiempo de transporte desde el punto de extracción hasta el laboratorio para ayudar a garantizar que las condiciones del proceso se representen con precisión.
3. La muestra debe ser pura. Evite tramos muertos aguas arriba del contenedor de muestra y permita una purga y lavado adecuados del sistema de muestreo para minimizar el potencial de contaminación.
4. El muestreo debe ser seguro. El muestreo puntual implica inherentemente a un operador humano interactuando con fluidos de proceso, que a menudo pueden ser dañinos si ocurre contacto directo. Por esta razón, seguir las mejores prácticas y usar sistemas de muestreo bien diseñados es esencial no solo para la precisión de la muestra, sino también para la seguridad del operador.

El muestreo de gases y líquidos volátiles requiere consideraciones diferentes al muestreo de líquidos no volátiles. Este artículo se centra en el muestreo de gases y líquidos volátiles. Para estrategias de muestreo de líquidos no volátiles, lea el blog sobre Estrategias de Muestreo de Líquidos para Controlar Costos.

Cómo elegir un cilindro apropiado

Debido a que los gases y líquidos volátiles son más susceptibles a cambios de fase y deben mantenerse a presión para un análisis preciso, es necesario usar cilindros de muestra (en lugar de botellas de muestra no presurizadas, más económicas) para la recolección y preservación de la representatividad de la muestra. Los cilindros de muestra de gas también son altamente efectivos para proteger a los técnicos de muestra y al medio ambiente de humos o emisiones si el gas es tóxico.

Debido a que los gases y líquidos volátiles son más susceptibles a cambios de fase, es necesario usar cilindros de muestra.

La mayoría de los cilindros de muestra están fabricados con tubo sin costura para un espesor de pared, tamaño y capacidad consistentes, pero hay algunas variables a considerar según sus necesidades específicas de muestreo. Puede trabajar con su proveedor de cilindros para elegir el tipo apropiado.

Algunas características a buscar al elegir cilindros incluyen:

• Conectores rápidos de fácil operación, que permiten una conexión y desconexión eficiente y segura desde su punto de muestreo
• Transición interna suave del cuello, que ayuda a eliminar fluido atrapado y facilita la limpieza y reutilización de los cilindros
• Protección contra sobrepresión, que proporciona mayores niveles de seguridad para el operador. Válvulas de ruptura y alivio están disponibles en una derivación en T o pueden ser integrales a la válvula principal del cilindro.
• Composición de material y acabado adecuados, ya que aleaciones o materiales especiales pueden ser requeridos según el gas o líquido volátil que se muestree
• Líneas de bypass incorporadas, que pueden ser beneficiosas para purgar restos de muestra tóxica y mejorar la seguridad del técnico. Una línea de bypass permite que el fluido de purga fluya a través de los conectores rápidos, asegurando que si ocurre un derrame al desconectar el cilindro, el derrame sea de fluido de purga y no de la muestra tóxica.
• Diseño y construcción duraderos. Los cilindros de muestra a menudo deben transportarse distancias considerables para análisis de laboratorio.

Cómo llenar correctamente un cilindro

En la mayoría de los casos, es más apropiado llenar un cilindro de muestra en orientación vertical. Hay varias razones para esto.

Si se muestrea un líquido volátil, es mejor llenar el cilindro de abajo hacia arriba. Esto permite que cualquier gas atrapado en el cilindro sea expulsado por la parte superior mientras se llena, típicamente a través de un tubo de espacio libre. Un tubo de espacio libre también permite que el cilindro mantenga cierta cantidad de espacio de vapor: un cilindro completamente lleno podría romperse potencialmente en caso de un cambio inesperado de temperatura. Por el contrario, al muestrear gases, los cilindros deben llenarse de arriba hacia abajo. Esto permite que cualquier condensación que se haya formado en la línea sea expulsada a través de la parte inferior.

Cómo mantener sus cilindros de muestra

Como cualquier equipo industrial, los cilindros de muestra están sujetos a desgaste operativo regular. Los cilindros dañados o que funcionan mal pueden presentar un problema de seguridad para el personal y pueden comprometer la precisión e integridad de sus prácticas de muestreo. Todo esto hace que el mantenimiento regular y proactivo de los cilindros de muestra sea imprescindible para cualquier operación centrada en el muestreo. Como mínimo, los cilindros de muestra deben someterse a una inspección anual y prueba de presión. Cada cinco años, deben ser recertificados.

El daño puede ocurrir entre esas inspecciones. Algunos de los problemas más comunes a vigilar incluyen:

• Fugas en componentes clave, incluyendo válvulas y conectores rápidos
• Corrosión resultante de problemas de compatibilidad con la muestra
• Condiciones de superficie interna, absorción
• Componentes instalados incorrectamente

Cómo minimizar el potencial de error humano

Por necesidad, el muestreo puntual involucra a un técnico extrayendo físicamente una muestra del proceso —esto introduce inherentemente el potencial de error humano en su proceso. Afortunadamente, hay algunas estrategias diferentes para limitar estos errores.

Documentación. Los paneles de muestreo puntual pueden estar disponibles con una placa grabada en el panel, que puede contener detalles útiles sobre cómo operar el panel, así como cómo pedir piezas de repuesto si es necesario. Las instrucciones facilitan que cualquier técnico extraiga una muestra, incluso si no ha operado el panel antes. La documentación de piezas facilita notificar a su proveedor exactamente lo que necesita sin conjeturas.

Simplificación. Los sistemas de muestreo puntual que son simples e intuitivos de operar pueden limitar adicionalmente el potencial de error humano. Por ejemplo, un panel de muestreo puntual diseñado específicamente para muestreo de gas puede asegurar la orientación correcta del cilindro y la recolección de muestra de arriba hacia abajo en cada uso. Como se señaló anteriormente, esto elimina el potencial de que un técnico individual inserte o extraiga la muestra incorrectamente. Lo mismo se puede decir para un panel diseñado específicamente para muestreo de líquidos volátiles.

Los conjuntos de válvulas engranadas aseguran que todas las válvulas requeridas para recolectar una muestra se activen en la secuencia correcta.

En otro lugar, los conjuntos de válvulas engranadas disponibles aseguran que todas las válvulas requeridas para recolectar una muestra se activen en la secuencia correcta. Estos pueden contribuir a una recolección de muestra segura al eliminar la necesidad de que el operador abra y cierre manualmente esas mismas válvulas. Una función de purga también puede incorporarse en un conjunto de válvulas engranadas, asegurando que los fluidos de purga no puedan reintroducirse en el proceso principal debido a error humano.

Automatización. Automatizar la recolección de muestras, aunque con un costo inicial más alto, puede reducir aún más el error humano. Un panel automatizado puede asegurar que la puerta del recinto esté cerrada correctamente, que las válvulas se abran correctamente y en secuencia, y que el flujo y la presión de producto y purga se mantengan con precisión. Esto generalmente se puede lograr cableando sus paneles de muestreo puntual a un controlador lógico programable (PLC) o al sistema de control de la planta. Asegúrese de verificar los requisitos de área peligrosa en cualquier lugar donde agregue cableado.

En última instancia, el muestreo puntual debe ser un proceso que le dé mayor confianza en que está proporcionando un producto de alta calidad y dentro de especificaciones para sus clientes. Elegir sistemas de muestreo puntual fáciles de usar y bien diseñados, y seguir las mejores prácticas establecidas en toda su instalación, puede contribuir a ese objetivo.

¿Interesado en aprender más sobre cómo mejorar las prácticas de muestreo puntual en su instalación? Los especialistas de Swagelok pueden ayudarle a evaluar sus necesidades de muestreo puntual y asistirle en la elección de un sistema adecuado para usted.