Control de Procesos Industriales: Modalidades, Métodos y Técnicas Analíticas

Modalidades en el Control de Procesos Industriales

Off-line (fuera de línea): Recogida manual de la muestra que se lleva a una unidad centralizada. Se utilizan instrumentos automatizados y sofisticados. Ventaja: Rentabilización de instrumentos costosos y personal especializado. Desventaja: Desfase de tiempo entre la toma de muestra y los resultados.
At-line (cerca de línea): Recogida manual de la muestra, analizada en un instrumento cercano al proceso. Ventajas: Mayor rapidez, instrumentación más simple, no requiere personal experto.
On-line (en línea): Muestreo automático. Se distinguen dos métodos:
- Intermitente: Inyección de una porción del flujo en el instrumento. Técnicas: cromatografía, electroforesis, análisis en flujo.
- Continuo: Derivación del flujo que pasa continuamente por el instrumento.

Método Simplex

También llamado Simplex geométrico. Se forma una figura geométrica con n+1 vértices, donde n es el número de factores a optimizar. Para dos variables, se obtiene un triángulo; para tres, un tetraedro. Se trabaja con planos de simetría, visualización más sencilla con dos variables.

Análisis de Varianza (ANOVA)

Prueba estadística para estimar causas de variación al comparar más de dos medias. Ejemplos: comparación de concentraciones en muestras almacenadas en distintas condiciones, comparación de resultados de varios métodos, influencia del factor humano.

Fuentes de error:

Aleatorio: Inevitable.
Factor controlado o de efecto fijo: Condiciones de almacenamiento, métodos, experiencia del operario.

ANOVA separa la variación por error aleatorio de la debida a un factor de control. Puede haber ANOVA de uno o más factores.

Optrodos

Ventajas de las fibras ópticas frente a los cables de cobre: poco peso, flexibilidad, transporte de información, estabilidad térmica y química, no se alteran por interacciones eléctricas.

Tipos:

Intrínsecos: La fibra responde al fenómeno, actuando como sensor. Poco uso en química.
Extrínsecos: La fibra transmite la luz.
- Pasivos: Fibra transporta la radiación a la muestra. Problemas de selectividad.
- Activos: Reactivo inmovilizado en el extremo en contacto con la muestra. Mayor aplicación.

Técnica de Mezcla de Flujo Detenido

Permite medidas cinéticas al inicio de la reacción, incluso con vidas medias muy cortas (milisegundos). Se impulsan reactivos a gran velocidad hacia una cámara de mezcla. Se detiene el flujo bruscamente para obtener medidas cinéticas. No confundir con la modalidad de flujo detenido de análisis en flujo.

Boxcar Golay

Filtros digitales para el tratamiento de señales.

Tipos:

a) Promedio de señales: Para ruido aleatorio. Se registra el espectro repetidamente y se promedian las señales.

b) Promedio de grupos: Promedio de grupos de datos. Pérdida de información, no útil para picos cromatográficos.

c) Técnicas de convolución: Promedio por grupos de ventana móvil.

Boxcar: Valor medio (media cambiante).
Savitzky-Golay: Punto central de cada ventana ajustando datos a un polinomio.

Calibración Directa o Indirecta

Directa: Estándares individuales de cada analito. Se obtienen valores de k a partir de los espectros. Predicción: c = (k^t · k)^-1 k^t · a.

Indirecta: Mezclas de estándares. A = k · c + e. Calibración: k = (c^t · c)^-1 c^t · A. Predicción: c = (k^t · k)^-1 k^t · a.

Método de las Ecuaciones Proporcionales

Determinación simultánea de especies con diferentes velocidades de reacción. Sistema de ecuaciones con concentraciones como incógnitas. Se puede ampliar a diferentes condiciones experimentales.

Pureza de Picos Cromatográficos: Diodos en Fila

Representaciones tridimensionales.
Cromatogramas a distintas longitudes de onda.
Estudio de la pureza de picos: espectros en máximo, subida y bajada del pico.
Método de amplificación y dilución espectral.

Dendograma

Subgrupos de objetos en jerarquías. Aspecto de árbol. Métodos:

Acumulativo: De objetos individuales a jerarquía mayor.
Divisivo: Opuesto al acumulativo.

Sensor Químico

Dispositivo que responde selectivamente a una especie química. Características:

No requiere muestreo.
No se adiciona reactivo.
No necesita dilución.

Método Lineal Múltiple

Clásica: Señal como variable dependiente, concentración como independiente.

Inversa: Concentración como variable dependiente, señal como independiente.

Trampa Criogénica

Para analitos volátiles. Purga con gas inerte y atrapado en trampa criogénica o sólida. Desorción por calentamiento.

Diferencia entre Modalidad de Flujo Detenido y Técnica de Flujo Detenido

Modalidad de flujo detenido: Detener el flujo cuando la muestra alcanza el detector. Medidas cinéticas del sistema.

Técnica de mezcla de flujo detenido: Medidas cinéticas al inicio de la reacción. Impulsión y parada de reactivos en cámara de mezcla.