El papel de la tubería de precisión en los sistemas de dosificación de líquidos:Parte 2 de 3

Cómo afectan las características de los tubos al proceso y su precisión

Dentro de los campos de la biotecnología y la automatización de laboratorios, el diagnóstico in vitro (IVD) global Se espera que el mercado alcance los 96.000 millones de dólares para 2025, según la firma de investigación MarketsandMarket™. Tiene sentido que el uso de un sistema de dispensación de líquidos automatizado s crecerá junto con la demanda de IVD.

Muchas variables tienen un impacto en el rendimiento de estos sistemas de dosificación de fluidos , incluyendo:

• El tipo de líquido que se está muestreando
• Cualquier reactivo químico que se utilice
• El tipo de dispositivo de bombeo
• La cantidad de fuerza que ejerce la bomba

Además, la tubería utilizada en estos sistemas puede afectar significativamente el proceso de dispensación de fluidos y la precisión de las pruebas en IVD y otras aplicaciones. Echemos un vistazo más de cerca a algunas consideraciones importantes para la tubería de precisión utilizada en los sistemas de dosificación de líquidos.

¿Cómo puede reducir el arrastre en los sistemas de dosificación de fluidos?

La Parte 1 de esta serie de blogs sobre sistemas de dispensación de líquidos trata sobre el problema potencial del remanente. . Puede ocurrir cuando el líquido de una muestra anterior no se lava por completo, lo que provoca posibles problemas de contaminación en las muestras posteriores.

Entre otras cosas, el remanente puede ser causado por:

• Un líquido absorbente hasta el exterior de un tubo dispensador
• La formación de una “última gota ” persistente en el fondo del tubo

En cualquier procedimiento de laboratorio, es fundamental mantener un entorno limpio. Entonces, naturalmente, la limpieza de los tubos es parte del proceso de uso de los sistemas de dosificación de líquidos, lo que ayuda a reducir la cantidad de arrastre a los 4 ppb comúnmente aceptados (o mejor).

Reducir el arrastre de una muestra a otra no solo combate la contaminación, sino que también ayuda a hacer dos cosas:

1. Reduce el coste total de las pruebas mediante un uso más eficiente de los reactivos, que son muy caros
2. Mejora la precisión de los resultados de las pruebas dispensando cantidades más precisas de líquido

¿Es suficiente limpiar solo para evitar el arrastre?

La eficacia general del proceso de lavado —es decir, si todos los residuos de la muestra anterior pueden eliminarse de los sistemas de dispensación de líquidos— variará de una aplicación a otra, ya que la limpieza depende de muchos factores.

Estos factores incluyen (pero ciertamente no se limitan a):

• El tiempo permitido para la limpieza
• La solución de limpieza utilizada (dado que diferentes metales pueden requerir diferentes soluciones)
• La cantidad de solución de limpieza utilizada
• Si hay tiempo para sumergirse en lejía
• Cuántas veces se puede enjuagar el sistema con una solución de limpieza y/o agua
• El volumen de agua utilizado (aproximadamente 100 veces el volumen de la muestra es un estándar común)
• La presión aplicada como sistema se limpia y enjuaga

Sin embargo, lograr el remanente mínimo puede ser más desafiante en laboratorios grandes donde se debe realizar un gran volumen de pruebas para ser rentable.

Además, dado que los sistemas de dosificación de líquidos a menudo usan tubos con diámetros internos (ID) tan pequeños como 50 o 100 micrones, las características de los tubos de precisión en sí tienen un impacto tanto en el arrastre como en el proceso de limpieza.

¿Cómo afecta el corte del extremo del tubo al arrastre en los sistemas de dispensación de líquidos?

Como se mencionó en el blog anterior, la forma en que se forma el extremo de la tubería puede ayudar a reducir el riesgo de arrastre en los sistemas de dispensación de líquidos. Por ejemplo, redondear el extremo de dispensación del tubo reducirá la capacidad para que se forme una última gota; sin embargo, también puede permitir que ocurra la absorción, dependiendo del líquido que se esté dispensando.

O, en lugar de un corte plano de 90º en el extremo del tubo, con un extremo más angulado y puntiagudo con paredes afiladas proporcionaría menos área de superficie en la que se puede formar una última gota. Sin embargo, nuevamente dependiendo del líquido que se dosifique, este extremo "puntiagudo" podría cambiar la forma en que el líquido sale del tubo, lo que a su vez podría afectar la precisión de la prueba.

Sin embargo, con tubos de precisión que tienen un diámetro casi tan pequeño como un cabello, puede ser difícil obtener un corte final limpio. Además, se debe tener especial cuidado de no colapsar el tubo durante el proceso de corte.

Pero suponiendo que se pueda lograr el corte adecuado (una tarea que es una especialidad de Metal Cutting Corporation), cualquier posible problema asociado con el extremo del tubo se puede abordar de la siguiente manera:

• Probar el tubo con el líquido específico que se dispensará
• Identificar el proceso que logra la mayoría, pero de manera realista, quizás no todos, los resultados deseados

¿Cómo afecta el DI de los tubos a los sistemas de dosificación de fluidos?

La regla general es que cuanto menor sea el DI de la tubería, mejor será la precisión en los sistemas de dosificación de fluidos . Esto se debe a que un ID pequeño produce velocidades lineales más rápidas y "zonas de mezcla" más pequeñas, lo que permite que los componentes de la muestra permanezcan lo más concentrados posible.

Uno de los aspectos más importantes del diámetro interior de los tubos en estos sistemas de dosificación es su acabado superficial. . La Sociedad Estadounidense de Metales define el acabado de la superficie como la "condición de la superficie como resultado de un tratamiento final y características de perfil de superficie medidas, siendo el término preferido rugosidad".

En general, se acepta que cuanto más rugosa es la superficie del ID, más arrastre puede haber y, creemos, más difícil se vuelve alcanzar 4 ppb. Esto se debe a que una superficie de ID de tubería más rugosa tiene pequeños "rincones y grietas" donde los residuos líquidos pueden protegerse de los efectos del proceso de lavado.

Por lo tanto, además de tener el corte del extremo adecuado en la tubería (por ejemplo, plano, en ángulo o redondeado), tener una superficie de identificación de la tubería que sea lo más suave posible puede ayudar a reducir aún más las posibilidades de transferencia de una muestra a otra.

Un valor Ra o RMS de 6-8 se considera un buen nivel de suavidad. (La media aritmética, o Ra, es la rugosidad promedio expresada en unidades de altura, normalmente micras. El RMS, también conocido como Rq, es el valor de la raíz cuadrada media correspondiente a Ra).

Además, el ID de la tubería determinará qué tan suavemente fluyen las muestras en los sistemas de dosificación de líquidos. Las imperfecciones en el acabado de la superficie pueden provocar remolinos, remolinos o sacudidas del líquido a medida que sale del tubo, lo que puede crear problemas en aplicaciones en las que es fundamental que el líquido se dosifique sin problemas.

¿Cómo afecta el diámetro exterior de los tubos a los sistemas de dispensación de líquidos?

Un acabado superficial liso en el diámetro exterior (DE) del tubo también es importante si un proceso de prueba requiere aspiración , en el que todo el tubo entra en el líquido para hacer un vacío. Sin embargo, el acabado de la superficie OD es mucho menos importante en el proceso de dispensación.

En proceso de micropipeteo , que implica tanto la aspiración como la dispensación, pero generalmente solo un líquido, el arrastre en el tubo es un problema menor siempre que:

• La pipeta está calibrada digitalmente para dispensar una cantidad exacta de líquido repetidamente
• Se tiene en cuenta la tolerancia del instrumento dispensador (p. ej., ±2-3 % o ±5 %) y, por lo tanto, la cantidad de líquido que puede quedar en el tubo.

¿Cómo se puede mejorar el acabado de la superficie del DI de la tubería?

Dado que cualquier variación en la pared interior de un canal de dosificación puede tener un impacto en el proceso utilizado en los sistemas de dosificación de líquidos, tener una identificación limpia y sin rebabas es de vital importancia.

Si se tomó la molestia de elegir un tipo particular de tubería de una longitud específica y lo probó con la máquina y la bomba elegidas para determinar que dosifica el volumen correcto de material de muestra, ciertamente no querrá poner en peligro la precisión de la prueba. al no especificar también el acabado superficial deseado para el ID del tubo .

Afortunadamente, la tecnología ha avanzado de modo que ahora existen varios métodos que se pueden usar para mejorar el acabado de la superficie en el DI de los tubos de precisión muy pequeños que se usan en los sistemas de dosificación de líquidos. Algunas opciones incluyen:

• Micropulido y/o pasivación
• Mejora de la perforación mediante el uso de un proceso de "dibujado brillante"
• Recubrimientos como silicona, PTFE o PSX
• Mecanizado de flujo abrasivo o bruñido por extrusión

Al igual que con el corte final de la tubería, cualquier posible problema asociado con un método de acabado debe sopesarse frente a los objetivos generales y el proceso que, de manera realista, producirá los mejores resultados.

Por ejemplo, recubrir los tubos utilizados en los sistemas dispensadores de líquidos puede ayudar a resolver los problemas de arrastre. Sin embargo, cuando la tubería se corta para cumplir con los requisitos de un sistema y aplicación en particular, partes del revestimiento pueden quedar expuestas, lo que reduce su eficacia.

Aquí es donde Metal Cutting ha tenido éxito al cortar tubos revestidos sin afectar negativamente el revestimiento, con resultados validados en pruebas para aplicaciones específicas).

¡Preste mucha atención a las especificaciones de sus tuberías!

Con la amplia gama de factores que pueden tener un impacto en la precisión de los sistemas de dosificación de líquidos, especificar las características de los tubos utilizados en estos sistemas puede parecer una tarea abrumadora.

Afortunadamente, el proveedor de tubería de metal adecuado y su equipo de ingeniería pueden ayudarlo a decidir el método de corte, el acabado de la superficie del diámetro interior y otras características que satisfarán sus necesidades y serán rentables para su aplicación en particular.

En la parte 3 de esta serie de blogs, puede leer cómo la alta presión afecta la tubería de precisión utilizada en los sistemas de dosificación de líquidos. O para explorar diferentes opciones de corte de precisión para sus necesidades de tubos metálicos u otras piezas metálicas, descargue nuestra guía gratuita, Elija con confianza:Comparación de métodos de corte de 2 ejes.