Como otimizar os resultados do manuseamento de líquidos

Compreender e controlar os fatores de influência mais importantes

Nas aplicações de dosagem ou pipetagem na automação laboratorial, é importante obter resultados fiáveis que são analisados através do cálculo da exatidão e da precisão. Para alcançar estes resultados, é preciso ter em conta vários fatores, desde o equipamento de medição até às influências externas e internas.

Selecionar os equipamentos de medição adequados

Antes de mais, os resultados do manuseamento de líquidos dependem da fiabilidade da medição. Por exemplo, se houver uma grande discrepância entre o volume fornecido e o volume medido devido a deficiências nas medições, serão obtidos índices de desempenho enganadores. Portanto, é muito importante utilizar um equipamento de medição adequado. As normas ISO 8655 e ISO 23783 descrevem diferentes métodos e condições de medição, como uma diferença de medição sistemática e aleatória máxima admissível para diferentes faixas de volume. No entanto, um requisito básico é manter as condições ambientais o mais constantes possível e excluir as influências externas e internas.

Evitar as influências externas

Mesmo que os instrumentos de medição estejam corretos, podem ser produzidos resultados satisfatórios que não sejam causados pela torneira de tiragem ou cabeça de pipetagem. Alguns erros típicos e contramedidas são:

  • Ar no sistema
    • Possíveis causas: líquidos não desgaseificados, demasiados componentes, divisão dos canais com aumento do diâmetro, etc.
    • Contramedidas: drenar o sistema, evitar aumentar o diâmetro da conduta do início ao fim, reduzir o número de componentes
  • Partículas no sistema e falta de estanqueidade nas válvulas
    • Possíveis causas: produtos contaminados, filtragem insuficiente, acessórios incorretos, tubos flexíveis danificados, etc.
    • Contramedidas: limpar os produtos antes da instalação, lavar o sistema com maior pressão, acessórios especiais para líquidos como o NLFA, utilizar filtros de ar e de líquidos adequados
  • Repetibilidade deficiente
    • Possíveis causas: lentidão no controlo das válvulas, queda de pressão entre canais, queda de pressão devido à redução do volume do depósito, tolerâncias dos componentes, etc.
    • Contramedidas: uso de uma unidade de controlo rápida (por exemplo, Festo VAEM-V), calibração de cada canal/válvula, uso de um sensor de pressão do líquido depois do depósito
  • Outras condições ambientais
    • Possíveis causas: temperatura variável, vibrações, conexões para vários tubos, etc.
    • Contramedidas: manter as condições ambientais o mais constantes possível, minimizar as influências externas, reduzir o comprimento das mangueiras para o mínimo

Eliminar as influências internas

Como mencionado, as influências externas podem afetar drasticamente os resultados. No entanto, mesmo pequenas alterações a uma determinada torneira de tiragem e cabeça de pipetagem podem melhorar os resultados, especialmente quando os volumes-alvo são pequenos. A Festo utiliza um sistema de dosagem e pipetagem controlado por pressão. Neste caso, é imperativo utilizar uma válvula com boa repetibilidade e reprodutibilidade que não provoque pausas. Quando se trata de aplicações de dosagem, escolher a agulha correta também é muito importante.

Verifiquemos este comportamento por meio de um exemplo com a torneira de tiragem da Festo VTOE. Os resultados da dosagem com diferentes diâmetros de agulha apresentam duas conclusões principais:

  • Grande linearidade: em função do tempo de abertura e da agulha, é obtido um fluxo linear do volume doseado.
  • Para conseguir a mesma quantidade de volume distribuído com diferentes agulhas, são necessários tempos de impulso diferentes.

Condições de medição

  • Alimentação de pressão 300 mbar
  • Temperatura ambiente de 23 °C
  • Solução aquosa (água)
  • 24 V sem redução da corrente de repouso

Se observarmos os valores de CV de canal correspondentes (também denominados CV intra execução ou intra teste) em função dos resultados de dosagem de uma agulha, são apresentadas outras duas conclusões importantes:

  • Os CV são muito baixos, o que significa que o sistema tem um desempenho muito bom.
  • Quando o tempo de impulso é menor, os CVs são maiores.

Condições de medição

  • Alimentação de pressão 300 mbar
  • Diâmetro interior da agulha de dosagem 0,60 mm
  • Temperatura ambiente de 23 °C
  • Solução aquosa (água)
  • 24 V sem redução da corrente de repouso

A razão de aparecerem CV mais elevados com tempos de impulso mais curtos é simples: ao abrir e fechar as válvulas, existem muitos parâmetros e propriedades que podem variar ligeiramente (por exemplo, a unidade de controlo de resolução do tempo, o comportamento de comutação da válvula, o caudal de líquido, etc.). Se o tempo de impulso for baixo, a porção de tempo de conexão e desconexão é maior e, por isso, tem uma maior influência. Isto leva a uma maior dispersão dos resultados de dosagem e a CVs piores.
Para o evitar, as conclusões do primeiro diagrama são significativas. Utilizando uma agulha de caudal menor (por exemplo, com menor diâmetro interior), é possível aumentar o tempo de impulso para conseguir um determinado volume. Deste modo, os valores CV voltam a ser melhores com o mesmo volume-alvo.

Resumo

Resumidamente, é evidente que, para obter bons resultados no manuseamento de líquidos, é necessário ter em conta vários parâmetros. Em primeiro lugar, é necessário um equipamento de medição adequado. Além disso, é muito importante evitar influências externas, criando canais adequados para os fluidos e uma atmosfera limpa e mantendo as condições ambientais tão constantes quanto possível. Por fim, ao utilizar os componentes corretos para cada aplicação, é possível eliminar as influências internas.

Sobre o autor
Christian Sampedro
Gestão de produtos Segmento industrial LifeTech
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