El laboratorio del futuro: análisis robótico automatizado de productos petrolíferos

1 abr 2024

Artículo

El análisis de diversos parámetros en productos petrolíferos es una de las solicitudes más frecuentes en los laboratorios contratistas o de control de calidad. La automatización ha ganado popularidad en la última década debido a la gran cantidad de pruebas necesarias junto con el uso de disolventes y reactivos agresivos. Se encuentran disponibles sistemas combinados automatizados de mesa, pero aún requieren que los operadores realicen muchos pasos manuales. Este artículo de blog ofrece un ejemplo de un sistema automatizado que va más allá de la mesa de trabajo y ofrece a los usuarios un análisis total con manos libres de principio a fin.

Beneficios de automatizar el análisis químico

Se pueden obtener muchos beneficios al cambiar de una configuración de laboratorio independiente a un sistema totalmente automatizado. Se puede hacer un resumen rápido de estos utilizando el ejemplo de aplicación del análisis del índice de acidez total (TAN) y el número de bases total (TBN) en productos derivados del petróleo.

Se deben utilizar disolventes y valoradores agresivos para la determinación de TAN y TBN en aceites. Automatizar todos los pasos que incluyen el manejo de estos reactivos resulta en una ambiente de trabajo más seguro para los técnicos de laboratorio al eliminar la exposición a los productos químicos y sus vapores.

Two researchers in laboratory examine golden liquid in test tube. Laboratory diagnostics concept

Manejo automatizado de líquidos porque la adición del disolvente o valorante tiene un impacto directo en la calidad de los resultados. Esto es especialmente cierto para el análisis TAN/TBN. La adición precisa de disolvente es fundamental, ya que el disolvente puede impartir un valor en blanco que falsea el resultado si no se tiene en cuenta durante el análisis. Al automatizar este paso, se garantiza que cada adición se realice exactamente de la misma manera rastreable.

Agregar tantos pasos de análisis como sea posible al procedimiento automático ayuda al personal del laboratorio de muchas maneras. Esto lleva a resultados más exactos y precisos y ahorra una cantidad significativa de tiempo ya que el sistema puede funcionar sin supervisión las 24 horas del día con una carga de muestra continua. Además, menos errores significan una reducción en las muestras que deben repetirse, lo que hace que el flujo de trabajo sea aún más más eficiente.

Lea nuestro artículo de blog relacionado para conocer los beneficios de automatizar los análisis de valoración.

¿Por qué optar por la automatización, incluso para valoraciones sencillas?

Un paso más allá con la robótica

La automatización de la dilución, el análisis, la evaluación y la limpieza/acondicionamiento de los electrodos de las muestras ya ayuda a muchos laboratorios contratados y de control de calidad a mantener un alto nivel de eficiencia. Sin embargo, todavía hay margen de mejora. Automatizar todo el flujo de trabajo (desde el momento en que el vial de muestra cerrado se introduce en el sistema hasta la evaluación y limpieza de los resultados) es el siguiente paso lógico.

El sistema proporcionado por KA Industrial Engineering Pte Ltd con Metrohm es una configuración robótica que utiliza un robot universal colaborativo en combinación con el conocido robot de muestra OMNIS para automatizar completamente el análisis de TAN y TBN (Figura 1). Todo el sistema está controlado por el software OMNIS.

Una vez que la muestra se introduce en el sistema, el brazo robótico realiza varios pasos de preparación de la muestra. Este brazo está equipado con varias herramientas para gestionar las diferentes y habitualmente tediosas tareas manuales.

Análisis robótico totalmente automatizado de TAN y TBN en muestras petroquímicas

El sistema de análisis robótico mostrado en Figura 1 está diseñado para una autonomía total: ahorra tiempo, aumenta el rendimiento de las muestras, reduce el esfuerzo y mejora la seguridad de las operaciones diarias en laboratorios de control de calidad o contratados.

El flujo de trabajo automatizado consta de los siguientes pasos:

El vial de muestra se recoge y se identifica mediante su código de barras.
El vial se coloca en un agitador vórtex para homogeneizarlo antes de tomar una muestra representativa.
Se retira la tapa del vial de muestra mientras el brazo robótico coloca un vaso de titulación limpio en la balanza y toma una punta de pipeta nueva para evitar cualquier contaminación cruzada.
La muestra se aspira mientras se tara la balanza para prepararla para la medición de la muestra agregada al vaso de precipitados.
El peso de la muestra se transfiere automáticamente al software OMNIS que controla la configuración completa.
El vial se cierra y se vuelve a colocar en su posición original.
El vaso con la muestra se transfiere al OMNIS Sample Robot, donde se realiza la titulación potenciométrica en una de las estaciones de trabajo disponibles.
Antes de realizar la valoración, se limpia el equipo de titulación y se preacondicionan los sensores para garantizar resultados óptimos.
Una vez que el vaso de muestra está montado en la estación de trabajo, el disolvente se agrega automáticamente para reducir el contacto con reactivos químicos agresivos.
Una vez completada la valoración, el vaso se vacía automáticamente y se limpia el equipo.
Los resultados se calculan y se transfieren al sistema LIMS conectado.

Si se desea, se pueden agregar fácilmente al flujo de trabajo la determinación de títulos y blancos, así como la calibración del sensor y las muestras de control. El software OMNIS que controla la configuración ofrece todo lo necesario para mantener el sistema en funcionamiento e informar inmediatamente al operador en caso de infracción de los límites.

Debido a que ambos robots trabajan en sincronía, las siguientes muestras ya están preparadas mientras se determinan las anteriores, garantizando alto rendimiento constante. El sistema presentado en Figura 1 Funciona con dos estaciones de trabajo paralelas. Esto se puede actualizar fácilmente a un sistema que pueda manejar hasta cuatro estaciones de trabajo que ejecuten las mismas aplicaciones o incluso diferentes.

Este sistema robótico de la asociación entre Metrohm y KA Industrial Engineering Pte Ltd ofrece una flujo de trabajo completamente rastreable que incluye muchas características de seguridad. Para un análisis de muestras completamente automatizado de alto rendimiento y un contacto mínimo con reactivos agresivos, este sistema robótico es la opción óptima.

Ver para creer: mire el vídeo a continuación para ver el siguiente paso en la automatización robótica del análisis químico.

Conclusión

Después de muchos años de proponer la automatización de mesa para todas las técnicas de análisis que ofrece Metrohm, hemos dado un paso más hacia el desarrollo de la robótica de laboratorio. Ahora es posible ofrecer sistemas que puedan manejar completamente todo el flujo de trabajo, incluida la preparación y determinación de muestras. El sistema discutido es solo un ejemplo de un enfoque de este tipo para el análisis robótico de TAN y TBN en productos petrolíferos.