Análise de laboratório vs. análise de processo: Fatores-chave para uma tomada de decisão informada
29/01/2024
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Todos os dias, os gerentes do mundo industrial enfrentam inúmeras questões difíceis e precisam tomar decisões críticas. Uma dessas questões é se os instrumentos analíticos devem ser colocados on-line/in-line (diretamente no processo) ou off-line (por exemplo, em uma instalação de laboratório) para fins de monitoramento do processo e controle de qualidade. Como conhecimento é poder, ter todas as informações relevantes é importante para que os gerentes tomem decisões inteligentes com base nas circunstâncias de seus processos individuais. Em última análise, cada processo é diferente e requer soluções analíticas personalizadas - que é o que a Metrohm oferece. Este artigo do blog discute os fatores mais importantes que os gerentes de fábrica devem considerar antes de decidir implementar um instrumento on-line/in-line, ou se devem usar um instrumento de laboratório off-line.
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Rastreabilidade e comunicação de dados
Os gerentes e operadores de fábrica precisam estar sempre atualizados sobre seus processos. Pode ser bastante desafiador lidar com várias técnicas de medição diferentes em uma planta de produção ou analisar tendências cumulativas de dados provenientes de várias fontes.
Dados de analisadores de processo
Os analisadores de processo podem armazenar, avaliar e usar dados de análise de forma inteligente para tomar medidas imediatas com base em requisitos de processo definidos. Os analisadores de processo Metrohm podem ser usados para ajudar a controlar e otimizar um processo por meio de feedback direto dos resultados para o DCS/PLC/SCADA para várias finalidades (por exemplo, dosagem correta de produtos químicos). O software IMPACT totalmente integrado é responsável pela coleta de dados. Quando necessário, ele aciona sinais de alerta e alarmes para que ações corretivas sejam tomadas imediatamente.
Dados de instrumentos de laboratório
Comunicar os dados mais atuais às salas de controle da planta não é tão simples quando se usam instrumentos de laboratório. Para conseguir isso, a instalação teria que investir em várias plataformas de integração de software. Isso não só resulta em custos adicionais, como também pode ser uma tarefa difícil atender a todos os requisitos necessários e obter a aprovação de todas as partes interessadas.
Se o processo for relativamente simples e estável, com pequenas flutuações, uma análise pouco frequente será suficiente, com resultados normalmente usados para monitorar tendências. Nesse caso, o envio de dados diretamente para a sala de controle não é estritamente necessário. Um instrumento de laboratório pode ser a escolha certa. Ele oferece a mesma precisão de medição que um analisador de processos, mas com a vantagem adicional de que um instrumento pode executar muitas dessas análises menos críticas para um retorno sobre o investimento (ROI) mais rápido.
Leia mais sobre os benefícios da automação de processos em nossa postagem anterior no blog.
Automatizar ou não automatizar? Vantagens da PAT - Parte 1
Frequência de análise
Antes de decidir e comprar a instrumentação analítica, os gerentes de fábrica e os operadores de processo devem considerar a frequência com que precisam fazer medições de processo para um melhor controle.
Com maior frequência
Várias análises que exigem pré-tratamento de amostras podem ser necessárias por turno ou por dia. Nesse caso, um instrumento on-line ou em linha com um painel de pré-condicionamento de amostras é a solução ideal.
Os resultados em tempo real fornecem o feedback mais rápido para o controle automático e contínuo do processo sem atrasos dispendiosos. Uma alta frequência de análise oferece uma visão mais detalhada das condições atuais do processo, reduzindo assim as chances de fornecer produtos fora de especificação ou paradas não programadas (Figura 1).
Além disso, os analisadores de processos on-line podem ser programados para usar ações condicionais inteligentes com base em declarações "se", revolucionando o controle de processos. Ao monitorar continuamente os parâmetros críticos em tempo real, eles permitem que os operadores de processo tomem decisões mais informadas quando isso for mais importante. Quando o processo monitorado permanece dentro dos limites de controle especificados, o analisador de processos reduz automaticamente a frequência de amostragem, otimizando a eficiência e reduzindo os custos operacionais.
Ao mesmo tempo, quando o processo se aproxima dos limites críticos de controle, o analisador de processos reage rapidamente, aumentando automaticamente a frequência de análise para capturar ainda mais dados. Isso permite avisos de detecção antecipada, o que leva à adoção de medidas corretivas imediatas antes que a situação tenha a chance de se agravar.
Com a capacidade de se adaptar às condições variáveis do processo, os analisadores de processo on-line aumentam a produtividade, minimizam os defeitos e o desperdício (ou seja, reduzem os custos) e garantem a máxima precisão na manutenção da estabilidade do processo.
Além disso, os analisadores de processo da Metrohm foram projetados para armazenar os resultados em um banco de dados criptografado. Todos os dados coletados são totalmente rastreáveis, evitando a adulteração de dados. Um buffer de energia e uma sequência de desligamento controlada evitam a corrupção de dados. O sistema operacional é incorporado, bloqueando o acesso do usuário para maior proteção.
Beneficie-se do uso da análise de processos on-line/in-line:
- Visão mais precisa das condições reais do processo por meio de amostragem representativa
- Reduzir os erros causados por falhas humanas
- Menos desperdício de produtos devido aos tempos de resposta rápidos
- Evitar o reprocessamento
Com menor frequência
Por outro lado, se determinados parâmetros precisarem ser medidos uma vez por turno ou dia de produção, ou até mesmo com menos frequência, o uso de um instrumento de laboratório faz mais sentido para fins de controle de qualidade. No entanto, preste atenção às condições gerais do processo e ao ambiente. A amostragem manual tem um tempo de resposta muito mais lento, o que exige o transporte da amostra para um laboratório próximo para armazenamento e eventual teste. Esse atraso significa que a amostra capturada não reflete mais as condições atuais do processo em relação ao pH, à temperatura e ao teor de umidade.
As amostras são coletadas com muito menos frequência para a análise laboratorial off-line do que para a análise on-line/in-line, o que torna muito mais provável a compensação excessiva de tratamentos e reabastecimentos químicos.
A análise laboratorial off-line, embora não esteja isenta de desafios, ainda oferece informações valiosas sobre o processo. É verdade que a amostragem manual pode introduzir alguns erros, mas eles geralmente podem ser atenuados seguindo protocolos cuidadosos e usando analistas bem treinados. Além disso, a frequência geral mais baixa de análises em ambientes off-line proporciona tempo suficiente para um exame meticuloso, levando a resultados completos e abrangentes.
O resultado final
Os analisadores de processo on-line e em linha têm suas vantagens, principalmente em termos de fornecimento de dados em tempo real e consistência entre as medições. No entanto, quando executadas e gerenciadas adequadamente, as análises laboratoriais ainda podem fornecer informações confiáveis e valiosas que auxiliam no controle e na otimização de processos industriais.
Segurança
O contato com produtos químicos perigosos é perigoso e deve ser minimizado. Em áreas inseguras da fábrica, é melhor prevenir a exposição e evitar ao máximo a intervenção humana. Nesse caso, as soluções analíticas off-line claramente não são preferíveis.
Ao usar um analisador de processo on-line ou em linha nessas situações, as etapas de manuseio manual são limitadas e o risco de exposição a produtos químicos perigosos é reduzido. Além disso, a amostragem pode ser realizada em uma base cronometrada e pode ser programada para ocorrer com mais frequência do que é possível com métodos manuais. Isso permite um controle de processo muito maior com um analisador de processo on-line ou em linha.
- Evite a exposição da equipe a produtos químicos perigosos durante a amostragem e a análise laboratorial
- Beneficie-se da detecção precoce da composição perigosa da amostra
- Análise possível em zonas explosivas com o analisador de processo à prova de explosão
Leia mais sobre nossas soluções de processo à prova de explosão aqui.O MIRA portátil é usado para verificar a identidade de matérias-primas através do contêiner.
O local onde a análise ocorre pode ter um impacto significativo na escolha do instrumento. Por exemplo, para verificar a identidade de matérias-primas recebidas, os instrumentos de laboratório já foram a escolha óbvia. Entretanto, dada a carga de trabalho e o tempo de espera, é possível obter maior eficiência utilizando dispositivos espectroscópicos portáteis fáceis de usar, como o Metrohm Instant Raman Analyzer (MIRA, Figura 2).
Esses instrumentos portáteis podem determinar diretamente a identidade e a qualidade de uma substância no ponto de recebimento (por exemplo, na doca de recebimento do armazém) e em seu recipiente de transporte original, como uma garrafa, um saco ou outro tipo de contêiner. Portanto, o processo não é perturbado.
Para a medição de parâmetros de controle de qualidade em vários locais de processo em uma instalação, os analisadores on-line/in-line são a solução preferida. O custo por análise é menor, resultando em um ROI mais rápido. Sem o uso de soluções automatizadas de análise de processos, seriam necessários mais analistas e instrumentos de laboratório. Encontrar técnicos de laboratório bem instruídos e treinados também pode ser um desafio e custar caro.
Leia mais sobre nossas soluções de análise portáteis aqui.
Implementação
Na seção sobre segurança, foi discutida a importância do uso de analisadores de processo em áreas de risco. Esta seção aborda as restrições de espaço físico que podem ser encontradas em uma instalação de produção e como elas podem ser tratadas quando a amostragem precisa ocorrer.
Às vezes, as plantas industriais têm espaço muito limitado para instalar um sistema de análise automatizado. Assim, as soluções off-line às vezes são preferidas nessas situações, pois isso permite uma maior variedade de layouts de estações de trabalho.
A Metrohm Process Analytics oferece gabinetes remotos para resolver esse desafio. Graças à flexibilidade da plataforma 2060, o gabinete de análise pode ser montado próximo ao ponto de amostragem, enquanto a interface humana pode ser instalada em um local onde haja mais espaço disponível (Figura 3).
A distância entre um analisador de processo e o(s) ponto(s) de amostra pode ser significativa. Com o 2060 The NIR Analyzer, por exemplo, até cinco pontos de amostra por gabinete de infravermelho próximo (NIR) podem ser monitorados em locais a centenas de metros de distância do analisador. Essa configuração pode vincular perfeitamente o(s) ponto(s) de amostra ao instrumento por meio da utilização de fibras ópticas de baixa dispersão.
Os sensores em linha também são independentes das restrições de espaço. Por exemplo, os sensores de pH ProTrode podem ser montados diretamente em tubulações, reatores ou tanques. O conector de sensor VarioPin integrado garante a transmissão confiável do sinal do sensor para um Analisador de Processos 2060 ou para um transmissor localizado em outro ponto da instalação.
Leia mais sobre os benefícios do uso de sensores de pH em linha em nossa postagem anterior no blog.
Conclusão
É evidente que tanto as tecnologias on-line/in-line quanto as off-line desempenham papéis cruciais no mundo industrial - cada uma com suas próprias vantagens, dependendo da situação. A decisão de implementar uma em detrimento da outra depende das necessidades e circunstâncias específicas de cada planta.
Os instrumentos de laboratório não são melhores do que os analisadores de processo e vice-versa. Cada caso de uso é único. Seja qual for a sua escolha, a Metrohm oferece a solução certa para resolver seus desafios, seja no laboratório ou diretamente no processo.
