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ANÁLISIS INDUSTRIAL Química Analítica de Procesos
1. Objetivo de la PAC.
Conseguir a través de la automatización y
miniaturización una mayor integración de la
Química Analítica con los procesos industriales
con objeto de suministrar mayor información
acerca de los procesos químicos que puede ser
utilizada para monitorizar, optimizar y controlar
dichos procesos.
2. Definición de analizador de procesos.
Los analizadores de procesos son dispositivos
automáticos que permiten la medida continua o
periódica de uno o más parámetros físicos o
químicos a lo largo de una línea de proceso
industrial.
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ANÁLISIS INDUSTRIAL Química Analítica de Procesos
3. Características ideales de un analizador de
procesos.

• Emplea métodos químicos sencillos.
• Lleva a cabo el análisis (incluyendo el muestreo
  y preparación de la muestra) en continuo.
• Produce resultados los suficientemente precisos y
  exactos como para controlar la línea de proceso.
• Produce resultados rápidos que permiten la
  corrección de las condiciones operacionales de la
  línea de proceso.
• Es sencillo de manipular por personal no
  especializado.
• No necesita mantenimiento durante largos
  períodos.
• El mantenimiento se puede llevar a cabo sin
  interrumpir la línea de proceso.
• Es capaz de autocalibrarse.
• Es capaz de trabajar en ambientes peligrosos.
• Su uso debe ser económicamente ventajoso para la
  empresa.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL Química Analítica de Procesos
4. Principales problemas en la implantación de
analizadores de procesos .

• Las reticencias de la industria a introducir
  nuevas técnicas analíticas.
• La falta de comunicación entre los físicos y
  químicos que trabajan en desarrollo de nueva
  instrumentación analítica y los ingenieros que
  trabajan en la industria.
• La instrumentación necesaria para extraer
  muestras representativas de la línea de
  producción y transferirlas al analizador es a
  menudo más costosa que el propio analizador.
• Los errores de funcionamiento de un analizador de
  procesos puede conducir a importantes pérdidas
  económicas y, en algunos casos, a pérdidas
  humanas (p.e. un analizador controlando el nivel
  de especies tóxicas expulsadas a la atmósfera).

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5. Adaptación de los instrumentos analíticos del
laboratorio a analizadores de procesos.

• Instrumentos de laboratorio
• Flexibles en cuanto a las especies que pueden ser
  analizadas y las condiciones operacionales.
• Complejos y delicados.
• Trabajan 8 horas/día y 5 días/semana.
• Atendidos por personal especializado.
• Calibrados antes de una serie de análisis.
• Las muestras suelen ser procesadas manualmente.
• El analista y el instrumento trabajan en la misma
  habitación la cual a menudo se encuentra en unas
  condiciones óptimas (p.e. habitaciones limpias y
  termostatizadas).
• La responsabilidad de las empresas fabricantes se
  limita a la garantía de buen funcionamiento del
  equipo.

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• Analizadores de procesos
• Concebidos para análisis muy específicos bajo
  unas condiciones experimentales establecidas.
• Simples y robustos.
• Trabajan 24 horas/día y 7 días/semana
• Atendidos por personal no especializado
• No necesitan calibración frecuente
  (autocalibrado).
• Trabaja en línea con el sistema de toma y
  tratamiento de muestras que a menudo es más
  complejo que el propio analizador.
• El analista se encuentra en un lugar distante de
  la zona donde se encuentra el analizador la cual
  se encuentra a menudo en condiciones extremas de
  humedad, temperatura y corrosión.
• La responsabilidad de las empresas fabricantes de
  analizadores de procesos es mucho mayor que la de
  los analizadores de laboratorio.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL Química Analítica de Procesos
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6. Ventajas de los analizadores de procesos.

• Rapidez
• Introducción de cambios rápidos en las
  condiciones operacionales de la línea de proceso.
  
• La calidad de los productos es más uniforme.
• No se producen cambios significativos en la
  composición de las muestras.
• Detección de cambios rápidos en la composición.
• Los cambios transientes no pasan desapercibidos.
• El control de la línea de proceso automatizada.
• Economía
• Se reducen costes de personal.
• Se reduce el coste de análisis (automatización).
• Se reduce el consumo de energía y los costes de
  producción.
• Se reducen costes en el reprocesado de
  materiales que no están de acuerdo con las
  especificaciones.
• Muestreo
• Se eliminan los errores de muestreo y de
  etiquetado debidos a la intervención humana.
• No se requieren contenedores especiales.
• Se pueden muestrear sustancias peligrosas.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL Química Analítica de Procesos
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7. Clasificación de los analizadores de procesos.
Localización en la línea de proceso Objetivo Inter
pretación de los resultados Parámetros a
determinar
Analizadores de procesos
7.1. Localización en la línea de proceso.
Off-Line
At-line
On-line
In-line
Non-invasive
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7.2. Ojetivo.

• Analizadores de seguridad.
• Diseñados para la medida de contaminantes en los
  efluentes industriales o en la atmósfera de
  trabajo.
• Su uso no se justifica por razones económicas
  sino legales.
• Controladores de la línea de producción.
• Análisis de uno o más componentes en la línea de
  proceso con objeto de controlar la calidad de los
  productos finales o la eficacia de un proceso.
• Su uso se justifica en razones económicas.

7.3. Interpretación de los resultados.
Analizadores de control de procesos indirecto.
Un ordenador recibe los resultados y toma
decisiones sin la intervención humana. Analizadore
s de control de procesos directo. Un técnico
recibe los resultados y toma las decisiones.
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7.4. Parámetros a determinar.
Analizadores físicos. Medida y control de una
propiedad física del fluido (conductímetros,
viscosímetros, refractómetros, medidores de
presión y temperatura). Analizadores químicos.
Medida de la concentración de una (pH-metros,
electrodos selectivos de iones, oxímetros) o
varias simultáneamente (cromatógrafos de líquidos
y de gases) o sucesivamente (fotómetros).
8. Componentes de los analizadores de procesos.

• Un sistema de muestreo.
• El analizador propiamente dicho.
• Un sistema de salida de resultados.
• Un sistema de protección del analizador.

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9. El sistemas de muestreo. 9.1. Características.

• Debe requerir un mínimo mantenimiento.
• Debe estar completamente automatizado incluyendo
  la recolección de la muestra, pretratamiento e
  introducción dentro del analizador de procesos.
• El tiempo de transporte y acondicionamiento de la
  muestra debe ser mínimo.
• Los materiales del sistema de muestreo deben ser
  cuidadosamente seleccionados para evitar la
  contaminación de las muestras o el posible daño
  del propio equipo.

9.2. Componentes de los analizadores de procesos.

• El sistema de acondicionamiento de la muestra.
• El sistema de recolección, transporte y
  eliminación de muestra.

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9.2.1. Sistemas de acondicionamiento de muestras.
La misión del sistema de acondicionamiento es
cambiar la naturaleza de la muestra extraída de
la línea del proceso adaptándola a los
requerimientos del analizador.

• ETAPAS
• Filtración.
• Eliminación de la agresividad química o física.
• Homogeneización. Puede incluir
• Vaporización aplicando presiones o temperaturas
  adecuadas.
• Separación de gases disueltos en un líquido
  mediante agitación.
• Separación de líquidos inmiscibles.
• Adición de tampones.
• Eliminación de interferencias.
• Control de la presión y temperatura.
• Control de la velocidad de flujo y del tamaño de
  la muestra que se introduce en el analizador.
• Eliminación parcial o completa del agua de la
  muestra.
• Dilución.

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9.2.2. Sistemas de recolección, transporte y
eliminación.
La misión de este sistema consiste en extraer la
muestra de la línea del proceso, transportarla
hasta el analizador y evacuarla hacia la línea de
proceso o hacia un contenedor de residuos.

• Recolección.
• Evitar zonas de alta turbulencia, altos niveles
  de partículas, mezclas de fases líquidas y
  gaseosas, contaminantes y elevadas presiones y
  temperaturas.
• Tomar la muestra en el centro de la tubería,
  evitando el fondo (sedimentos) y la parte
  superior (gases).
• Tomar muestras en distintos puntos mezclándolas
  de acuerdo a una distribución conocida.

• Transporte.
• La composición debe mantenerse evitar
  condensaciones, evaporaciones, adsorciones o
  degradaciones.
• Es deseable flujos rápidos, líneas de transporte
  cortas, diámetros anchos y materiales inertes.
• Las muestras no deben contaminarse entre sí ni
  con los estándares utilizados en el calibrado.