4 áreas clave para evaluar la medición precisa del retraso temporal en sistemas de muestreo

4 Áreas para inspeccionar al medir el retraso temporal en sistemas de muestreo

Karim Mahraz, Gerente de Producto

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

El retraso temporal es acumulativo, contabilizando la cantidad total de tiempo que toma para que una muestra viaje desde la toma en la línea de proceso hasta el analizador de proceso —donde se obtienen los resultados. Este retraso temporal puede ser más largo de lo que piensa y subestimarlo puede llevar a un control de proceso inferior. Si está asumiendo que su retraso temporal es igual a un minuto, pero en realidad son dos horas, sus lecturas del analizador ya no pueden ser relevantes o útiles. Usted quiere minimizar este retraso, con un objetivo común de un minuto o menos desde la toma hasta la lectura del analizador.

Encontrará causas de retraso temporal a lo largo de todo su sistema de instrumentación analítica. Aquí hay cuatro áreas principales para examinar para comenzar a reducir el retraso temporal de su sistema:

1. Retraso en la sonda
2. Retraso en transporte de muestra (incluyendo estación de campo y líneas de transporte)
3. Retraso en acondicionamiento de muestra (incluyendo conmutación de corriente)
4. Retraso en el analizador

1. Retraso temporal en la sonda

Evite sondas de muestra excesivamente grandes. La sonda debe ser lo suficientemente larga para alcanzar el 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 larga —ni más ancha— de lo necesario, porque cuanto mayor el volumen de la sonda, mayor el retraso.

La ubicación de la toma en el tubo de proceso es otro tema relacionado a considerar. Si ubica la sonda cerca de una sección de bajo flujo del tubo de proceso, necesitará esperar más para que cualquier cambio en los químicos de proceso aparezca. Por ejemplo, nuevas moléculas entrando en un tanque o tambor de gran volumen crearán un "volumen de mezcla", con moléculas nuevas y viejas apareciendo en la salida hasta que el volumen sea completamente purgado. Para reducir el retraso temporal, no debe ubicar la toma aguas abajo de un volumen de mezcla. En su lugar, posicione la toma aguas arriba de tales fuentes de retraso temporal en el proceso, incluyendo tambores, tanques, tramos muertos y líneas estancadas.

2. Retraso temporal en transporte de muestra

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

3. Retraso temporal en sistemas de acondicionamiento de muestra

• Tés sin purgar causando tramos muertos: Un tramo muerto es un volumen lateral sin purgar que permite que las moléculas difundan dentro y fuera del medio del sistema en flujo. Cualquier té o cruz en la línea de muestra analizada es un tramo muerto a menos que todos sus puertos estén fluyendo. Tramos muertos comunes incluyen puntos de conexión para manómetros de presión y temperatura, válvulas de purga y sangrado, colectores de calibración y puntos de muestreo de laboratorio. Necesitará purgar estas áreas antes de realizar análisis de muestras, porque el período de purga contribuye al retraso temporal. Reubicar el tramo muerto (como un manómetro) es a veces la solución más simple.
• Adsorción de muestras en paredes de tubería y filtros: Cuando una muestra toca las paredes de tubería u otra superficie sólida, unas pocas de sus moléculas se adhieren a esa superficie. En un análisis de partes por millón (ppm), la pérdida de moléculas debido a adsorción (o ganancia por desorción) puede ser significativa. La pérdida es solo estadísticamente significativa, sin embargo, con muestras de gas. Preocúpese por adsorción con una muestra líquida solo cuando mida menos de 1 ppm. Para muestras de gas, incluya tiempos de espera suficientes entre el cambio de fuentes para permitir que las moléculas de gas previas se eliminen.
• Altos volúmenes internos de componentes: Para asegurar una muestra representativa —y obtener lecturas precisas del analizador— el volumen completo de cada dispositivo en la ruta de flujo debe ser purgado. Si tiene un dispositivo de gran volumen, como un filtro o coalescente, permita suficiente tiempo para purgarlo a fondo. Una guía general sería lavar el dispositivo con tres veces su volumen. Minimice el tamaño de estos componentes cuando sea posible.

4. Retraso temporal en el analizador

• Tiempos de respuesta discontinuos del analizador: Ciertos analizadores toman más tiempo que otros para realizar sus análisis debido a procesos que ocurren 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 continuamente, pero incluso estos no proporcionan un resultado inmediato, por lo que siempre hay algún retraso.
• Tiempos de respuesta del operador manual: Al gestionar manualmente el proceso de análisis de muestra, asegúrese de incluir el inevitable retraso temporal que ocurre antes de que el operador note y responda a los ajustes de sistema necesarios.

Conozca su retraso temporal para permitir 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 la toma, hasta cuando la muestra llega al analizador y cuando recibe su resultado. Una suposición errónea sobre este lapso de tiempo significa que no entiende la relación entre lo que está en la línea de proceso y el resultado analítico. Entender los elementos de su sistema de muestreo susceptibles a retraso discutidos en este artículo (sonda, transporte de muestra, acondicionamiento de muestra y analizador) llevará a conclusiones sobre dónde está ocurriendo el retraso temporal dentro de su sistema y mejorará el control general del proceso.