Trois règles pour obtenir des résultats d’analyse exacts

Trois règles pour obtenir des résultats d’analyse exacts

Stacey Phillips, responsable des ingénieurs terrain pour la région Amériques

Dans la plupart des applications, les opérateurs se fient aux résultats donnés par un analyseur pour savoir si leur production est conforme au cahier des charges. Mais lorsque ces résultats ne reflètent pas exactement les caractéristiques d’un produit fini, il est probable qu’un problème de conception ou de fonctionnement du système d'échantillonnage a altéré l’échantillon prélevé dans le process. En fait, environ 80 % des problèmes rencontrés avec les analyseurs sont dus à un mauvais fonctionnement du système d'échantillonnage.

Dans le monde entier, les ingénieurs terrain Swagelok aident des clients de différents secteurs à déterminer la cause de résultats d’analyse inexacts ou de produits non conformes au cahier des charges. Les trois règles élémentaires exposées ci-dessous sont tirées de leur expérience.

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1. Optimiser la compatibilité du système

Des résultats d’analyse exacts nécessitent un système d'échantillonnage compatible avec le fluide du système. Par exemple, les besoins sont différents selon que le fluide est un gaz ou un liquide et votre système d'échantillonnage doit être conçu en conséquence. Certaines variables peuvent avoir un impact majeur sur vos résultats :

• La température. La composition chimique d’un produit est sensible aux variations de température ; ces variations peuvent donc avoir une incidence sur les résultats. Par exemple, un vapodétendeur chaud peut faire bouillir un échantillon liquide qui le traverse. Les échantillons gazeux, de leur côté, peuvent voir leur température baisser très rapidement, ce qui impose de prendre des mesures pour maintenir une température représentative. On pourra prévoir une isolation et des éléments chauffants au niveau des tubes pour lutter contre ce problème.
• La pression. La pression influe également sur l’exactitude des résultats produits par l’analyseur. La pression diminue naturellement au fur et à mesure que l’échantillon se déplace dans le système, ce qui peut poser des problèmes si des mesures adéquates ne sont pas prises. Avec un échantillon liquide, une baisse de pression comporte le risque de voir un gaz dissous former des bulles ou de la mousse. Choisir des vannes adaptées peut vous aider à maintenir la pression au niveau requis.
• Le débit. Plus le débit de l’échantillon est faible, plus la traînée de frottement est importante sur la paroi intérieure des tubes, ce qui entraîne la formation de solides. Un écoulement plus rapide dans le système d’échantillonnage – avant que le fluide ne doive être nécessairement ralenti pour traverser l’analyseur – est recommandé pour bien mélanger l’échantillon, maintenir des lignes d’échantillonnage propres et raccourcir le temps de réponse de l’analyseur.

2. Procéder rapidement à l’analyse

Il convient de réduire au minimum le temps qui s’écoule entre le moment du prélèvement dans la ligne du process et la communication des résultats par l’analyseur. Tout retard augmente le risque d’altération des caractéristiques de l’échantillon ; celui-ci n’est alors plus représentatif des conditions réelles du process. Chercher à réduire le temps de réponse de l’analyseur doit être une priorité.

Idéalement, ce temps de réponse ne doit pas dépasser une minute. Certains facteurs peuvent augmenter le temps de réponse :

• La pression. La pression d’un gaz dans une ligne de transport devra être abaissée au niveau du point de prélèvement afin que l’échantillon gazeux, devenu moins dense, puisse circuler plus rapidement jusqu’à l’analyseur.
• Les sondes de prélèvement. L’utilisation de sondes a deux objectifs : prélever des échantillons rapidement et préserver leur représentativité. Il convient toutefois de les dimensionner correctement. Une sonde de prélèvement surdimensionnée peut contribuer à accroître le temps de réponse.
• Le dimensionnement des lignes. Le dimensionnement des lignes est également important. Comme pour les sondes de prélèvement, des lignes surdimensionnées peuvent occasionner un temps de réponse plus important. Plus la distance que doit parcourir l’échantillon est longue et plus le volume interne des lignes de transport est important, plus le temps de réponse est long.
• Les bras morts. Les bras morts sont des tronçons non purgés d’une ligne, qui permettent à des molécules de diffuser dans l’échantillon, ce qui ralentit la réponse de l’analyseur et peut entraîner une contamination de votre système.
• L’analyseur lui-même. Il arrive parfois que l’analyseur lui-même soit à l’origine d’un temps de réponse trop long. Par exemple, si le lancement de l’analyse n’est pas automatique, l'opérateur doit être présent pour procéder au lancement lorsqu'un échantillon parvient à l’analyseur.

Parfois, les opérateurs d’un système d'échantillonnage ne réalisent pas que le temps de réponse est très long du fait que celui-ci résulte de l’accumulation de petits retards. Par exemple, le trajet entre le point de prélèvement et le système de conditionnement des échantillons peut prendre 49 secondes dans des conditions normales. Si un problème au niveau du système de conditionnement des échantillons vient ralentir le processus, la limite d’une minute entre le moment du prélèvement et l’obtention des résultats peut vite être dépassée. Il se peut alors que l'échantillon analysé ne soit plus représentatif du fluide du process.

3. Préserver la composition de l'échantillon

Même si vous avez respecté les deux premières règles, d’autres problèmes peuvent venir altérer la composition de votre échantillon et rendre inutilisables les résultats de l'analyse. Quelques-uns sont décrits ci-après :

• Un fractionnement inattendu. Le fractionnement, ou changement d’état partiel, peut considérablement dénaturer les résultats fournis par l’analyseur. Si cela se produit, l'analyseur n’est pas en mesure de déterminer la composition d'origine de l’échantillon et communique alors des résultats qui ne sont pas représentatifs. Maintenir la température et la pression à des niveaux appropriés (comme indiqué dans la règle nº 1) peut empêcher le fractionnement.
• L’adsorption. Lorsque un échantillon liquide entre en contact avec une surface, certaines molécules du liquide adhèrent à cette surface. L’absence de ces molécules dans l’échantillon peuvent rendre celui-ci inutilisable. Pour éviter ce problème, veillez à sélectionnez des matériaux adaptés pour les filtres, les membranes des détendeurs, les parois des tubes ou les bouteilles de gaz, lors de la conception ou de la maintenance du système.
• Les contaminations. Le choix des filtres est important pour éviter les contaminations. Bien que la plupart des opérateurs en aient conscience, il n’est pas rare que nous constations qu'un type de filtre inadapté a été installé. Il arrive que certains filtres ne soient pas adaptés au fluide du process et laissent passer des particules qui vont contaminer l’échantillon. D'autres types de filtres limitent sérieusement le débit, ce qui peut soit augmenter considérablement le temps de réponse, soit priver l’analyseur de fluide à analyser. Les bras morts, où se trouvent les restes d’anciens échantillons non purgés, peuvent contaminer de nouveaux échantillons. Lorsque vous voulez travailler avec plusieurs lignes d’échantillonnage, veillez à utiliser un sélecteur équipé d’une vanne double arrêt et purge pour éviter les contaminations entre lignes en cas de fuite au niveau d’un siège.

Respecter ces trois règles assurera aux opérateurs d’obtenir des échantillons représentatifs et des résultats d’analyse exacts. Vous ne savez par où commencer pour résoudre les problèmes de votre système d'échantillonnage ? Les services d’évaluation et de conseil concernant les systèmes d'échantillonnage proposés par Swagelok® peuvent vous aider à trouver des solutions et à déterminer d’autres points à améliorer dans votre système. Des idées concrètes et des recommandations hiérarchisées vous permettront d’apporter des améliorations qui contribueront à la qualité des produits destinés à vos clients.

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