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Una Introducción a la Toma de Muestras

Un documento de Matt Dixon

CONTACTE CON UN ESPECIALISTA EN TOMA DE MUESTRAS

Toma de Muestras…

...también conocida como toma de muestras puntual, toma de muestras para laboratorio, toma de muestras en campo o, a veces, sólo toma de muestras–consiste en la recogida de una muestra de fluido en una tubería, tanque o sistema. A continuación, la muestra se analiza para ayudar a los operadores a validar las condiciones del proceso, evaluar las emisiones medioambientales de los productos de acuerdo con la normativa local y detectar si el producto cumple las especificaciones del cliente.

Es importante destacar que la toma de muestras es un proceso que debe realizarse de acuerdo con las mejores prácticas establecidas y con un equipo fiable. Si se realiza de forma incorrecta, la integridad de la muestra puede verse comprometida, ofreciendo a los operadores un análisis inexacto de sus procesos que puede influir negativamente en la toma de decisiones. Este documento detalla las mejores prácticas de toma de muestras para los sistemas de fluidos gaseosos y líquidos, las características de los sistemas de toma de muestra bien diseñados y fáciles de manejar, y cómo conseguir de forma fiable la precisión de la toma de muestras.

Más información sobre los sistemas de muestreo por agarre

Una Introducción a la Toma de Muestras

A simple vista, el funcionamiento interno de un sistema de fluidos industrial no siempre es fácil de discernir. Por ello, desde hace tiempo se utilizan prácticas de toma de muestras para garantizar a los operadores una imagen precisa de las condiciones del proceso y del fluido del sistema.

La toma de muestras con paneles es un proceso mediante el cual se extrae una muestra de un sistema de fluidos para su análisis a distancia en el laboratorio. Los paneles de toma de muestra pueden instalarse en lugares prácticos de una instalación, como cerca de los contenedores de almacenamiento, en las líneas de transporte largas, en las líneas de proceso, en las ubicaciones de las antorchas y en otros lugares donde sea necesario extraer fluidos para su análisis. Y aunque los analizadores en línea se han hecho cada vez más populares por su capacidad de analizar el fluido de proceso en tiempo real, el tradicional panel de toma de muestra sigue teniendo claras ventajas.

En general, los paneles de toma de muestra son:

  • Más económicos que los analizadores en línea
  • Más fáciles de instalar y mantener que los analizadores, que deben ser alojados en casetas para analizadores
  • Más fáciles de instalar cerca de las líneas de proceso
  • Permiten que todos los análisis de las muestras se realicen en un laboratorio centralizado
  • Útiles para validar los resultados de un analizador en línea

Si se siguen las mejores prácticas, el panel de toma de muestra puede ofrecerle una imagen clara de las verdaderas condiciones del proceso y le proporciona la información adecuada para realizar los ajustes necesarios. Veamos cómo construir correctamente un sistema de toma de muestras en su planta.


Condición Paneles de Toma de Muestra Analizador en Línea
el espacio de la planta es limitado El espacio de la planta es limitado. marca de verificación
el presupuesto es limitado El presupuesto es limitado. marca de verificación
el proceso contiene materiales peligrosos El proceso implica materiales peligrosos, y la exposición humana debe ser limitada. marca de verificación
el sistema de fluidos es grande y las muestras deben tomarse en diversos puntos El sistema de fluidos es grande y las muestras deben tomarse en diversos puntos. marca de verificación
la pureza de las muestras es una prioridad La pureza de las muestras es una prioridad. marca de verificación marca de verificación
el retardo debe ser el mínimo posible El retardo debe ser mínimo. marca de verificación
el índice de cambio del proceso es muy lento El índice de cambio del proceso es muy lento. marca de verificación
mantener la temperatura de las muestras es una prioridad Mantener la temperatura de las muestras es una prioridad. marca de verificación
las condiciones atmosféricas en campo son variables Las condiciones atmosféricas en campo son variables. marca de verificación
el proceso a analizar contiene una alta carga de partículas sólidas El proceso que se está analizando tiene una gran carga de partículas. marca de verificación

El panel de toma de muestra y los analizadores en línea son dos formas habituales de controlar las condiciones del proceso. Dependiendo de sus necesidades, un método puede ser más beneficioso que el otro.

Mejores prácticas para una Toma de Muestras Correcta

Lo ideal es que la muestra sea una réplica química exacta del fluido que circula actualmente por su sistema. Pero como el panel de toma de muestra es un proceso manual, hay factores externos que pueden hacer que la muestra no represente las verdaderas condiciones del proceso.

En la toma de muestras, el objetivo es minimizar todo lo posible esa posibilidad. Aunque es posible que haya que tener en cuenta consideraciones individuales en función de la singularidad de su proceso y sus operaciones, la toma de muestras representativas suele ajustarse a algunas de las mejores prácticas básicas.

las muestras deben ser representativas

Las Muestras Deben Ser Representativas

las sondas pueden ayudar a filtrar naturalmente las muestras para un análisis más preciso
Las sondas pueden ayudar a filtrar naturalmente las muestras para un análisis más preciso.

La precisión del análisis depende de la toma de una muestra representativa de las condiciones reales del proceso. Para conseguir este nivel de precisión hay que extraer correctamente la muestra del tubo o la tubería de proceso.

En la mayoría de los sistemas, se considera una buena práctica utilizar una sonda para extraer muestras del tercio medio de la línea de proceso. Las sondas suelen ser metálicas y se insertan en una tobera en los picajes de proceso. La sonda se introduce en el fluido del proceso y la muestra entra por el extremo, permitiendo que la sonda extraiga un caudal continuo para su análisis.

Como se muestra, la sonda actúa como un filtro que ayuda a excluir cantidades de partículas sólidas, incrustaciones en las tuberías y gotas de líquido arrastradas de la muestra extraída. Dependiendo de sus condiciones operativas y del número de partículas en la corriente del proceso, la capacidad de filtrado de la sonda puede generar importantes ahorros gracias a la extensión de la vida útil del filtro.

Las propiedades de filtrado de la sonda son el resultado del impulso de las partículas. La inercia hace que las partículas de una corriente de proceso se muevan aguas abajo en lugar de hacer un giro brusco hacia la sonda. La separación es más eficaz cuando las partículas son más pesadas o densas que el fluido del proceso. Al realizar la toma de muestras desde el centro de la corriente del proceso, y al filtrar posibles contaminantes, una sonda puede ayudarle a extraer muestras más representativas que un simple picaje por sí solo.

Las sondas no siempre son ideales para la toma de muestras. Si su corriente de proceso no contiene sólidos, por ejemplo, las capacidades de filtrado de la sonda ofrecen poco valor adicional. Si el coste es un problema, puede ser más beneficioso prescindir de las sondas en su sistema. También, en determinadas aplicaciones, excluir sólidos y líquidos de la muestra puede influir negativamente en la representatividad de la misma.

las muestras deben ser puntuales

Las Muestras Deben Ser Puntuales

Una toma de muestras correcta implica entender cuándo se ha tomado la muestra. Es importante minimizar el tiempo que tarda la muestra en viajar desde la línea de proceso hasta el contenedor de muestras, ayudando a reducir la posibilidad de que factores externos interfieran con la muestra. Para minimizar el tiempo de transporte, una sonda puede ofrecer de nuevo ventajas. Al analizar desde el centro de una línea de proceso, donde la velocidad de la corriente es la más alta, una sonda puede acelerar su tiempo de respuesta. Además, unos recipientes de alta calidad pueden ayudar a preservar el estado de su muestra. Sin embargo, los contenedores de calidad no pueden mantener niveles de temperatura precisos durante largos periodos. Si esto le preocupa, puede ser mejor pensar en un análisis en línea.

minimice el tiempo entre la extracción y la captura de su muestra en el contenedor adecuado
Minimice el tiempo entre la extracción y la captura de su muestra en el contenedor adecuado.

En general, es importante recordar que una de las mayores ventajas de un analizador en línea es su capacidad para analizar las condiciones de la muestra en tiempo real–a menudo en un minuto desde que se extrae del proceso principal. Esto es una ventaja para fluidos delicados del sistema que pueden cambiar rápidamente de fase o desvirtuarse de alguna manera después de ser extraídos del proceso. En las aplicaciones con paneles de toma de muestra, el análisis en el laboratorio de una muestra extraída de un panel puede llevar bastante más tiempo. Si las condiciones de su proceso cambian rápidamente, un analizador en línea puede ser beneficioso. Esto le permite realizar rápidamente cambios en los controles del proceso según sea necesario, basándose en los resultados del analizador en línea. Si la velocidad de cambio de su fluido de proceso es lenta y no requiere medidas de control rápidas, los paneles de toma de muestras pueden ser ideales.

las muestras deben ser puras

Las Muestras Deben Ser Puras

Es importante mantener la muestra libre de contaminación. Las partículas no deseadas pueden dar lugar a análisis inexactos o erróneos en el laboratorio. El diseño de los sistemas de toma de muestras puede contribuir a aumentar el índice de pureza de las mismas. Algunas consideraciones sobre el diseño deben ser:

Evitar volúmenes muertos.

Por ejemplo, a la hora de diseñar el lugar de la extracción de muestras, es importante evitar los volúmenes muertos aguas arriba del contenedor de la muestra. Los volúmenes muertos son espacios que pueden atrapar material de muestra antiguo y pueden encontrarse en tes, manómetros, indicadores de temperatura u otras zonas. El material atrapado puede pasar a nuevas muestras, comprometiendo su precisión.

Los volúmenes muertos no se comportan de manera predecible, sino que generalmente se vuelven más problemáticos a medida que aumenta la relación entre la longitud y el diámetro. Un menor caudal en la línea de análisis también aumenta el grado de impacto negativo de los volúmenes muertos en su muestra. Por lo tanto, es mejor situar los volúmenes muertos aguas abajo de la botella o el cilindro de toma de muestra, para minimizar la posibilidad de contaminación.

Permitir un lavado adecuado.

El volumen muerto atrapado en la línea de transporte y en el sistema de toma de muestras debe lavarse antes de extraer una muestra. El lavado habitual de la línea de transporte ayuda a mantenerla limpia, reduciendo el potencial de contaminación de las muestras. El caudal continuo también puede ayudar a reducir el tiempo de lavado.

Facilitar una purga eficiente.

Purgar completamente su panel de toma de muestra entre usos ayuda a reducir la posibilidad de que cualquier material persistente comprometa la siguiente muestra. Por ello, es importante que el sistema de toma de muestras disponga de una opción de purga separada o de un caudal suficiente para purgar completamente la muestra antigua hacia un venteo o un sistema de eliminación. Además, las normas de la industria recomiendan limpiar y secar los cilindros de toma de muestra antes de reutilizarlos para reducir el potencial de contaminación por partículas antiguas de la muestra.

volúmenes muertos comunes que pueden encontrarse en los sistemas de toma de muestras con paneles
Esta figura muestra volúmenes muertos comunes que pueden encontrarse en los sistemas de toma de muestra.

las muestras se deben almacenar en los recipientes adecuados

Las Muestras se Deben Almacenar en los Recipientes Adecuados

La contención adecuada de las muestras–incluyendo el recipiente de toma de muestras que se elija, así como la forma en las que el operario extrae y manipula las muestras–es también muy importante para asegurar el éxito de la operación.

La elección del contenedor de muestras viene dictada por la composición de las fases y el comportamiento de la muestra. Los cambios drásticos de presión o temperatura pueden influir en el comportamiento de la muestra y pueden alterar su composición. Es esencial tener en cuenta estos factores:

la volatilidad de los fluidos debe tenerse muy en cuenta a la hora de decidir entre las botellas y los cilindros de toma de muestra
La volatilidad de los fluidos debe tenerse muy en cuenta a la hora de decidir entre las botellas y los cilindros de toma de muestra. Por lo general, los fluidos de proceso más volátiles y de moléculas más pequeñas deben extraerse utilizando cilindros.
  • Los aumentos de temperatura o los descensos de presión harán que los componentes más ligeros se evaporen de una muestra líquida antes que los componentes más pesados
  • Los descensos de temperatura o los aumentos de presión harán que los componentes más pesados se condensen en las muestras de gas antes que los más ligeros

Estos tipos de cambios de fase alterarán la composición de la muestra, haciéndola poco representativa de las condiciones del proceso reales. Es importante mantener la muestra en las condiciones del proceso siempre que sea posible, y la elección del recipiente puede ayudarle a hacerlo.

Las botellas, normalmente de vidrio o a veces de polietileno, son las más adecuadas para líquidos no volátiles o con una presión de vapor máxima de 14,7 psi en condiciones ambientales. Las botellas no contienen presión y no deben considerarse para los fluidos de proceso que deben mantenerse a una determinada presión para evitar el cambio de fase. Sin embargo, las botellas son más económicas, por lo que resultan interesantes cuando otros factores no aconsejan utilizar una botella que contenga presión.

Los cilindros se deben utilizar para la toma de muestras de líquidos volátiles o gases. Los cilindros pueden mantener la muestra a presión durante largos períodos de tiempo, lo que ayuda a mantener la representatividad durante todo el trayecto del cilindro desde el punto de extracción de muestras hasta el laboratorio. También son una buena opción si las muestras son tóxicas, ya que minimizan la exposición y el riesgo para los usuarios.

Al utilizar cilindros, también es importante pensar en los materiales de construcción, que deben ser compatibles con el fluido del sistema. El acero inoxidable 316 es una buena opción para las aplicaciones industriales en general, aunque las aleaciones de mayor rendimiento pueden ser una necesidad cuando se analizan muestras de productos químicos especialmente agresivos.

las muestras se deben manipular correctamente

Las Muestras se Deben Manipular Correctamente

Dado que la toma muestras con paneles es un proceso intrínsecamente manual, los operarios deben seguir las mejores prácticas establecidas a la hora de manipular las muestras desde su punto de recogida a lo largo de su recorrido hasta el laboratorio. Incluso en los sistemas de toma de muestra mejor diseñados, el error humano puede dar lugar a la contaminación o, lo que es peor, a lesiones del operario.

La toma de muestras de un líquido procedente de una fuente de alta presión puede dar lugar a derrames y salpicaduras del fluido del proceso. Esto no sólo es un desperdicio, sino que puede suponer un riesgo importante para la seguridad del técnico. También puede infringir la normativa medioambiental.

Utilizar una botella abierta para transportar una muestra líquida hasta el laboratorio no sólo supone un riesgo de derrame, sino que inevitablemente conducirá a la inexactitud de las muestras. Los componentes ligeros de las muestras se evaporarán o fraccionarán por encima de su punto de rocío si no se mantienen a una presión y temperatura específicas. Llevar una botella abierta también expone al técnico a vapores potencialmente peligrosos.

Una formación adecuada entre sus operarios puede ayudar a establecer una base de conocimientos. En cada punto de toma de muestras deben seguirse las mejores prácticas establecidas.

qué hay que buscar en el sistema de toma de muestras

Qué Hay que Buscar en el Sistema de Toma de Muestras

La toma de muestras puede ser una forma muy eficaz de controlar las condiciones del proceso. Pero dado que introduce intrínsecamente la posibilidad de que se produzcan errores humanos, puede ser beneficioso buscar características en sus paneles de toma de muestra y sistemas que puedan ayudar a minimizar el riesgo, mejorar la facilidad de uso y maximizar la seguridad.

Aunque es posible que su aplicación específica no requiera todas las características de diseño que se indican a continuación, éstas pueden ofrecer importantes ventajas cuando y donde sean apropiadas.

paneles de toma de muestra de alta calidad
Los paneles de toma de muestras de alta calidad pueden ayudar a simplificar los procedimientos de toma de muestras en su planta.

Diseñados para Su Proceso

Dado que la toma de muestras de gases y líquidos volátiles tiene consideraciones únicas en comparación con la toma de muestras de líquidos, es beneficioso instalar sistemas diseñados específicamente para esos procesos.

Por ejemplo, un sistema de toma de muestras en lazo cerrado que se extrae de un proceso y vuelve al mismo a una ubicación de menor presión (por ejemplo, aguas arriba de una bomba) utilizando la presión diferencial para conducir el fluido a través del sistema puede ser ideal para la toma de muestras de gases o líquidos volátiles. Las muestras se depositan en cilindros de toma de muestra metálicos, duraderos y clasificados por presión nominal, que impiden que la muestra se escape, protegiendo a los operarios. Comparativamente, en las aplicaciones en las que el líquido del proceso no corre el riesgo de fraccionarse cuando se almacena a presión atmosférica, un sistema de toma de muestras puede dispensar el líquido en una botella que no contenga presión con un septum autosellante.

Los paneles de toma de muestras bien diseñados también facilitan su utilización y reducen las posibilidades de error. Por ejemplo, un panel diseñado para la toma de muestras de gas puede ayudar a asegurar la orientación adecuada del cilindro para la recogida de muestras de arriba abajo.



ensamblaje de válvulas con engranajes

Un ensamblaje de válvulas con engranajes permite al usuario actuar más fácilmente varias válvulas a la vez para un funcionamiento más fiable del sistema.

Ensamblajes de Válvulas con Engranajes

La obtención de las muestras, el venteo, el lavado y la purga se llevan a cabo accionando una serie de válvulas diferentes en el panel de toma de muestra. Normalmente, cada una de estas válvulas tendría que activarse de forma independiente, en la secuencia adecuada, para extraer correctamente una muestra representativa.

En la actualidad, hay disponibles ensamblajes de válvulas con engranajes que están diseñados para actuar cada válvula en la secuencia adecuada, lo que ayuda al operario a controlar más fácilmente el recorrido del fluido a través del panel y hacia el recipiente. Esta característica de diseño ayuda a reducir la probabilidad de error al evitar que las válvulas se actúen fuera de secuencia, reduciendo así el potencial de contaminación cruzada.

un panel de toma de muestra de caudal continuo

Un sistema de toma de muestras con paneles de caudal continuo puede ayudar a reducir el tiempo de lavado y a mejorar la precisión de las muestras.

Capacidades de Caudal Continuo

Un sistema de toma de muestras diseñado para un caudal continuo tiene la ventaja de disminuir los tiempos de lavado cuando las líneas de transporte son largas. Además, ayuda a mantener las condiciones del proceso y ayuda a mantener las líneas de transporte frescas y listas para la toma de muestras. El caudal continuo también puede ayudar a evitar que las muestras viscosas se solidifiquen en la línea de transporte.

las instrucciones integradas pueden ayudar a los operarios no familiarizados a tomar las muestras con mayor facilidad
Las instrucciones integradas pueden ayudar a los operarios no familiarizados a tomar las muestras con mayor facilidad.

Funcionalidad de Volumen Fijo

Los paneles de toma de muestra de volumen fijo evitan el sobrellenado de los frascos de muestras, midiendo previamente una cantidad específica de fluido antes de dispensar en la botella. Esta característica puede ayudar a mejorar la seguridad del operario y a reducir el desperdicio.

Documentación Integrada

Algunos paneles de toma de muestra están disponibles con una placa de instrucciones grabada y personalizable. Esto puede ayudar a los operarios no familiarizados a realizar el proceso de toma de muestras con más confianza. Los paneles de toma de muestra pueden contener documentación, como planos, registros de pruebas, listas de piezas de repuesto y otros documentos para evitar las especulaciones cuando llegue el momento de realizar el mantenimiento de la unidad.

factores de resistencia a la corrosión
Resistencia a la corrosión

Los paneles de toma de muestras entran habitualmente en contacto con fluidos o gases potencialmente corrosivos y, por ello, deben estar construidos con materiales resistentes a la degradación a largo plazo. La construcción de acero inoxidable 316 para los materiales húmedos puede reducir el potencial de corrosión en muchas aplicaciones generales de toma de muestras. La construcción en acero inoxidable 304 para materiales no húmedos puede contribuir a una larga duración. La selección de las combinaciones de aleación adecuadas puede ayudar a maximizar el rendimiento y optimizar los costes.

Mejore sus Prácticas de Toma de Muestras Hoy Mismo

Estandarizar la selección de los paneles de toma de muestras también puede beneficiar a sus operaciones en general. Sobre todo en las grandes instalaciones, suele haber muchos lugares donde se realizan habitualmente extracciones de muestras. Utilizar diseños estandarizados de paneles de toma de muestra para todos sus puntos de extracción puede ayudar a eliminar posibles confusiones y promover un proceso consistente en cada lugar.

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