Medições de fluxo volumétrico e de massa em cromatografia gasosa: Como selecionar

Entendendo os tipos de fluxo na cromatografia gasosa

A cromatografia gasosa precisa de controle de fluxo de gás para uma análise precisa. Dois tipos gerais de medições de fluxo são utilizados na prática: fluxo volumétrico e de massa.

O fluxo volumétrico mede o volume de gás que passa por um sistema por unidade de tempo. O fluxo geralmente é medido em termos de unidades padronizadas, como mililitros por minuto.

O fluxo de massa mede a quantidade de gás que passa por um sistema por unidade de tempo. Ele difere do fluxo volumétrico porque permanece confiável mesmo quando a temperatura e a pressão estão flutuando.

O que é fluxo volumétrico?

--Medição de vazão volumétrica

O fluxo volumétrico é medido com instrumentos simples e práticos na maioria dos laboratórios de cromatografia gasosa.

Um dos métodos mais comuns envolve o uso de medidores de bolhas, que se baseiam no movimento de uma bolha visível através de um tubo graduado. Outro dispositivo comum é o calibrador de fluxo, que foi projetado para fornecer leitura direta do volume e da velocidade do gás. As limitações desses métodos decorrem do fato de que os dispositivos podem ser afetados pelas propriedades do gás.

O fluxo volumétrico é extremamente propenso a flutuações de temperatura e pressão. Por exemplo, um leve aumento na temperatura pode aumentar o volume de gás, enquanto a mudança de pressão pode trazer resultados imprevisíveis. É preciso haver uma calibração e um ajuste constantes para manter a precisão.

--Usos típicos da medição de vazão volumétrica

As medições de vazão volumétrica são frequentemente usadas em análises de rotina em que as condições do gás são rigorosamente controladas. Os laboratórios mais antigos continuam a usar muitos desses instrumentos porque o método é fácil e de baixo custo. Quando a precisão final é menos crítica, a medição volumétrica é uma excelente opção.

O que é fluxo de massa?

--Medição de fluxo de massa na prática

Os controladores de fluxo de massa, ou MFCs, têm sensores que medem a densidade e a velocidade do gás para determinar sua massa. Eles controlam o fluxo de gás com alta precisão, mesmo quando as condições são alteradas. O processo envolve algoritmos complexos que fazem ajustes nas leituras em tempo real.

Os MFCs também são mais precisos do que a maioria dos instrumentos volumétricos. A estabilidade em uma ampla faixa de condições operacionais significa menos manutenção e resultados mais consistentes. Além disso, os controladores permitem que os sistemas de cromatografia a gás sejam automatizados, reduzindo o erro humano.

--Aplicações típicas da medição de fluxo de massa

A maioria dos novos sistemas de cromatografia gasosa tem MFCs como recurso padrão. A maioria dos laboratórios que exigem alta precisão analítica, como laboratórios de testes ambientais ou laboratórios de pesquisa, usa controladores de fluxo de massa porque eles proporcionam uma operação estável.

Volumétrico vs. de massa: Principais diferenças

Ao escolher entre técnicas de fluxo volumétrico e de massa, há vários fatores a serem considerados.

- Resposta às condições ambientais

Enquanto o fluxo volumétrico muda com a temperatura e a pressão, o fluxo de massa não muda. Isso se torna significativo em aplicações em que as condições ambientais não são estáveis.

- Equipamento e manutenção

Os dispositivos volumétricos tendem a ser menos complicados e mais fáceis de manter. Os controladores de fluxo de massa são mais avançados e exigem métodos modernos de calibração, mas oferecem melhor desempenho em aplicações desafiadoras.

- Custo e complexidade

O custo é uma consideração importante na maioria dos laboratórios. Os dispositivos volumétricos são mais baratos e fáceis de projetar. Os sistemas de fluxo de massa são relativamente mais caros, mas oferecem a precisão que a pesquisa avançada exige. A utilização de um ou de outro é normalmente determinada pelos requisitos de cada sistema de cromatografia gasosa.

Conclusão

Em resumo, tanto as medições volumétricas quanto as de fluxo de massa têm seus próprios pontos fortes na cromatografia gasosa. Os métodos volumétricos são uma solução simples, mas eficaz, para a maioria das análises de rotina. Eles são descomplicados, mas podem estar sujeitos a variações ambientais. Os controladores de fluxo de massa são mais precisos, estáveis e automatizáveis. Eles se destacam em aplicações desafiadoras e avançadas, apesar da complexidade e do custo mais alto. Para obter mais informações e suporte técnico, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Perguntas frequentes

F: O que envolve a medição de fluxo volumétrico?

P: É uma medição de volume de gás por unidade de tempo e é influenciada por mudanças de temperatura e pressão.

F: Quais são os principais benefícios dos controladores de fluxo de massa?

P: Eles oferecem alta precisão, maior estabilidade e facilidade de automação para sistemas de cromatografia de gás.

F: Qual medição de vazão é apropriada para o trabalho de rotina em laboratório?

P: A medição de vazão volumétrica geralmente é adequada para o trabalho de rotina, pois é mais fácil e mais barata.

Referências:

[1] Ali, Shaukat & Burnett, Daniel & Garcia, Armando & Langley, Nigel & Lan, Yidan. (2010). Surface Energy Properties of Soluplus ® by Inverse Gas Chromatography (Propriedades de energia de superfície do Soluplus ® por cromatografia gasosa inversa). 10.13140/2.1.2723.1048.