4 áreas para inspeccionar al medir el tiempo de retardo en los sistemas de muestreo

4 áreas a inspeccionar al medir el tiempo de retardo en los sistemas de muestreo

Karim Mahraz, Gerente de Producto

En un sistema de muestreo de analizador de procesos, siempre hay un retraso entre el momento en que toma la muestra y el momento en que obtiene una lectura.

El tiempo de retardo es acumulativo y representa la cantidad total de tiempo que tarda una muestra en viajar desde el grifo en la línea de proceso hasta el analizador de procesos, donde se obtienen los resultados. Este retraso de tiempo puede ser más largo de lo que piensa y subestimarlo puede conducir a un control de proceso inferior. Si supone que su retraso de tiempo es igual a un minuto, pero en realidad son dos horas, es posible que las lecturas de su analizador ya no sean relevantes o útiles. Desea minimizar este retraso, con un objetivo común de un minuto o menos desde el toque hasta la lectura del analizador.

Encontrará las causas de los retrasos en todo su sistema de instrumentación analítica. Aquí hay cuatro áreas principales que debe examinar para comenzar a reducir el tiempo de demora de su sistema:

1. Retraso en la sonda
2. Retraso en el transporte de muestras (incluida la estación de campo y las líneas de transporte)
3. Retraso en el acondicionamiento del muestreo (incluido el cambio de flujo)
4. Retraso en el analizador

1. Tiempo de retardo en la sonda

Evite sondas de muestra demasiado grandes. La sonda debe ser lo suficientemente larga para llegar al tercio medio del diámetro de la línea de proceso, donde la corriente se mueve más rápido y proporciona la muestra más limpia y representativa. No debe ser más largo, ni más ancho, de lo necesario, porque cuanto mayor sea el volumen de la sonda, mayor será el retraso.

La ubicación del grifo en el tubo de proceso es otro tema relacionado a considerar. Si ubica la sonda cerca de una sección de flujo bajo del tubo de proceso, deberá esperar más tiempo para que aparezca cualquier cambio en los productos químicos del proceso. Por ejemplo, las nuevas moléculas que ingresan a un tanque o tambor de gran volumen crearán un "volumen de mezcla", y tanto las moléculas nuevas como las viejas aparecerán en la salida hasta que el volumen se purgue por completo. Para reducir el tiempo de demora, no debe ubicar el grifo aguas abajo de un volumen de mezcla. En su lugar, coloque el grifo aguas arriba de dichas fuentes de retraso de tiempo en proceso, incluidos tambores, tanques, tramos muertos y líneas estancadas.

2. Retraso de tiempo en el transporte de muestras

• Ubicaciones de tomas de muestras remotas: Cuanto más lejos tenga que viajar una muestra para su análisis, mayor será el tiempo de demora. Ubique el grifo lo más cerca posible del analizador. Para líneas de transporte más largas, considere usar un bucle rápido para acelerar el flujo y proporcionarle a su analizador una muestra más reciente.
• Longitud y diámetro de la línea: Cuanto más se deba mover la muestra y mayor sea el volumen interno de las líneas de transporte, mayor será el tiempo de demora. Para reducir este retraso, calcule y ajuste la longitud y el diámetro de la línea en consecuencia para garantizar la precisión.
• Baja presión en una línea de transporte de muestras líquidas: Para muestras líquidas, la ubicación del grifo debe proporcionar suficiente presión para entregar la muestra a través de las líneas de transporte o el circuito rápido sin una bomba. Evite agregar costosas variables adicionales, como una bomba, ya que aumentan el tiempo de demora.
• Alta presión en una línea de transporte de muestras de gas: Con un gas, cuanto mayor sea la presión, más lento será el flujo. Para acelerar el flujo y, por lo tanto, reducir el tiempo de demora, reduzca la presión. Por ejemplo, a la mitad de la presión, obtendrá la mitad del tiempo de retardo.

3. Retardo de tiempo en sistemas de acondicionamiento de muestras

• Piezas en T no purgadas que causan piernas muertas: Un tramo muerto es un volumen lateral sin purgar que permite que las moléculas entren y salgan por difusión del medio del sistema que fluye. Cualquier T o cruce en la línea de muestra analizada es un tramo muerto a menos que todos sus puertos fluyan. Los tramos muertos comunes incluyen puntos de conexión para manómetros y medidores de temperatura, válvulas de purga y purga, colectores de calibración y puntos de muestreo de laboratorio. Deberá purgar estas áreas antes de realizar análisis de muestras, ya que el período de purga contribuye al retraso de tiempo. La reubicación del tramo muerto (como un indicador) es a veces la solución más sencilla.
• Adsorción de muestras en paredes de tubos y filtros: Cuando una muestra toca las paredes de un tubo o cualquier otra superficie sólida, algunas de sus moléculas se adhieren a esa superficie. En un análisis de partes por millón (ppm), la pérdida de moléculas debido a la adsorción (o la ganancia por desorción) puede ser significativa. Sin embargo, la pérdida solo es estadísticamente significativa con muestras de gas. Preocúpese por la adsorción con una muestra líquida solo cuando esté midiendo menos de 1 ppm. Para las muestras de gas, cree tiempos de espera suficientes entre las fuentes de cambio para permitir que se eliminen las moléculas de gas anteriores.
• Altos volúmenes de componentes internos: Para garantizar una muestra representativa y obtener lecturas precisas del analizador, se debe purgar todo el volumen de cada dispositivo en la ruta de flujo. Si tiene un dispositivo de gran volumen, como un filtro o coalescente, deje tiempo suficiente para purgarlo completamente. Una guía general sería enjuagar el dispositivo con tres veces su volumen. Minimice el tamaño de estos componentes cuando sea posible.

4. Tiempo de retardo en el analizador

• Tiempos de respuesta discontinuos del analizador: Ciertos analizadores tardan más tiempo que otros en realizar sus análisis debido a los procesos que tienen lugar dentro del analizador. Por ejemplo, un colorímetro necesita desarrollar su color medido antes de completar un análisis y un cromatógrafo de gases necesita separar sus componentes medidos antes de analizarlos.
• Tiempos de respuesta continuos del analizador: Algunos analizadores funcionan de forma continua, pero incluso estos no proporcionan un resultado inmediato, por lo que siempre hay algún retraso.
• Tiempos de respuesta del operador del sistema manual: Cuando gestione manualmente el proceso de análisis de muestras, asegúrese de tener en cuenta el inevitable retraso que se produce antes de que el operador se dé cuenta y responda a los ajustes necesarios del sistema.

Conozca su retardo de tiempo para habilitar respuestas precisas del sistema

Es importante reconocer cuánto tiempo ha pasado entre el momento en que la muestra se toma por primera vez de la línea de proceso en el grifo, el momento en que la muestra llega al analizador y el momento en que recibe el resultado. Una suposición incorrecta sobre este lapso de tiempo significa que no comprende la relación entre lo que hay en la línea de proceso y el resultado analítico. Comprender los elementos de su sistema de muestreo susceptibles de demora que se analizan en este artículo (sonda, transporte de muestra, acondicionamiento de muestra y analizador) lo llevará a conclusiones sobre dónde se produce la demora dentro de su sistema y mejorará el control general del proceso.