Seleccionar el módulo de preacondicionamiento de muestra ideal para análisis precisos

Cómo seleccionar el módulo de preacondicionamiento de muestra adecuado

Randy Rieken

Al realizar análisis de muestra en un sistema de muestreo analítico, un operador puede necesitar preacondicionar la muestra primero, antes de que llegue al sistema de acondicionamiento de muestra cerca del analizador. Cuando este paso es necesario para el análisis de muestra, seleccionar el módulo de preacondicionamiento de muestra correcto se convierte en una decisión crítica.

La elección del módulo de preacondicionamiento depende del tipo de sistema de transporte de muestra utilizado y de la fase actual de la muestra —un gas o un líquido. Dependiendo de estas circunstancias, existen dos opciones de diseño comunes para el preacondicionamiento de muestra:

1. Un módulo de estación de campo instalado cerca de la toma
2. Un módulo de bucle rápido instalado cerca del analizador

Sistemas de transporte de muestra

Primero, es necesario determinar qué sistema de transporte de muestra se utilizará dentro de su sistema de muestreo. Hay dos sistemas de transporte de muestra comunes utilizados en aplicaciones de instrumentación analítica.

Un sistema de línea única transporta una muestra a la ubicación del analizador y continúa hacia el punto de disposición final. Los sistemas de transporte de línea única se usan comúnmente con muestras de gas. Un sistema de línea única con un módulo de estación de campo es lo más probable que se necesite si las muestras de gas se preacondicionan antes de entrar en la línea de transporte de muestra.

Un sistema de bucle rápido, por otro lado, transporta una muestra a las ubicaciones del analizador, donde solo una pequeña cantidad de flujo pasa a través del analizador y el resto regresa a la toma de retorno del proceso. Los sistemas de bucle rápido son comunes para muestras líquidas, pero hay situaciones donde se debe usar un bucle rápido para transportar de forma segura una muestra gaseosa. Típicamente, los sistemas de bucle rápido usarán un módulo de bucle rápido para preacondicionar la muestra después de que llegue a la ubicación del analizador.

Módulos de estación de campo vs. módulos de bucle rápido

Una vez determinado el sistema de transporte de muestra, se debe hacer una selección sobre el módulo de preacondicionamiento de muestra adecuado. Puede decidir usar un módulo de estación de campo, un módulo de bucle rápido, o ninguno. La distinción principal entre los dos módulos es cuándo se preacondiciona la muestra —ya sea antes de que entre en la línea de transporte de muestra (módulo de estación de campo) o después de que llegue a la ubicación del analizador (módulo de bucle rápido). Es importante notar que un sistema de muestreo rara vez usará ambos módulos.

Figura 1: Un módulo de estación de campo montado en un sistema de transporte de línea única.

Los módulos de estación de campo a menudo están disponibles como subensamblajes que contienen dispositivos que filtran la muestra, vaporizan una muestra líquida o reducen la presión de una muestra de gas. Como se ve en la Figura 1, un módulo de estación de campo preacondicionará una muestra antes de pasar a la línea de transporte de muestra. Los módulos de estación de campo tienen la capacidad de:

• Eliminar sólidos o líquidos no deseados de la corriente.
• Cambiar la presión o temperatura de la muestra.
• Cambiar el estado de la muestra mediante vaporización o condensación.
• Permitir la entrada de gas de calibración.

Figura 2: Un módulo de bucle rápido montado en un sistema de bucle rápido.

La mayoría de los módulos de bucle rápido se usan para muestras líquidas, aunque los bucles rápidos se están volviendo más populares para muestras de gas también. En la mayoría de los casos, los módulos de bucle rápido están disponibles como subensamblajes que incorporan dispositivos que controlan la tasa de flujo y filtran la muestra analizada. La Figura 2 demuestra cómo un módulo de bucle rápido preacondiciona la muestra después de que llega a la ubicación del analizador.

Dado que un bucle rápido casi nunca preacondiciona muestras en el campo, no se necesita una estación de campo. Solo una pequeña cantidad de flujo se envía al analizador, dejando el resto del flujo sin acondicionar y devolviéndolo a la línea de retorno de muestra.

Consideraciones para el preacondicionamiento de muestras líquidas

Las muestras líquidas se preacondicionan más comúnmente usando un módulo de bucle rápido simplemente porque los líquidos a menudo son demasiado difíciles de desechar o destruir. Debido a preocupaciones ambientales relacionadas con el vertido de muestras, los módulos de bucle rápido ayudan a resolver residuos potencialmente peligrosos. Los líquidos también contienen más masa por flujo volumétrico, lo que hace que estas muestras sean más valiosas que la mayoría de las muestras de gas. Con módulos de bucle rápido, los líquidos no contaminados a menudo se devuelven al sistema de muestreo.

Consideraciones para el preacondicionamiento de muestras gaseosas

Como se explicó anteriormente, las muestras de gas pueden preacondicionarse usando un módulo de estación de campo o un módulo de bucle rápido. Tradicionalmente, se usa un módulo de estación de campo no solo para preacondicionar la muestra de gas, sino también para reducir su presión antes del transporte a la ubicación del analizador. Reducir la presión del gas mejora el tiempo de respuesta —permitiendo que el gas se mueva dos veces más rápido. Una muestra gaseosa que viaja a menor presión es más segura.

Sin embargo, puede haber situaciones donde se debe preservar una alta presión. La medición de la muestra puede requerir estar a presión de proceso completa, o el analizador necesita alta presión de muestra para medir niveles de ppm o ppb de la muestra gaseosa. En estas circunstancias, el tema de la disposición debe permanecer en mente —especialmente si estas muestras gaseosas incluyen carbono o azufre. Dichas muestras deberían usar un bucle rápido para enviar la mayor parte de la muestra de vuelta a la línea de retorno.

Comprender las condiciones de su sistema de muestreo y de su muestra le ayudará a determinar qué módulo de preacondicionamiento de muestra es el adecuado para sus operaciones de sistema. Para asegurar que su planta o instalación reciba consistentemente muestras representativas y resultados analíticos precisos, considere registrarse en el curso de capacitación Swagelok Process Analyzer Sampling System (PASS) Subsystem Training. Ingenieros experimentados en sistemas de muestreo y profesionales de la industria aprenderán a comprender subensamblajes de sistemas complejos, como los módulos de preacondicionamiento de muestra.