automação e instrumentação
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Automação e Instrumentação
Ivo M. Raimundo Jr.
Instituto de Química – UNICAMP
Grupo de Instrumentação e Automação em Química Analítica
INCTAA – Instituto Nacional de Ciências e Tecnologias Analíticas Avançadas
QP-317 – 2º semestre 2010UNICAMPUNICAMP GIA
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• Automação: conceitos fundamentais
• Métodos automáticos, mecanizados e robotizados
• Fundamentos da análise em fluxo
• CFA, FIA, MSFA, SIA, FIA-multicomutação, MSFIA, MPFIA
• Manipulação on-line da amostra
• Sistemas de detecção
• Aplicações de interesse clínico, ambiental, alimentício e industrial
• Miniaturização de sistemas fluídicos: conceitos
• Técnicas de fabricação de microssistemas
• Conexão com o mundo macroscópico. Aplicações
Automação e Instrumentação
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Química Analítica
• O quê ?
• Quanto ?
• Analista Químico: usa ferramentas analíticaspara responder as questões acima
• Químico Analítico: desenvolve as ferramentasanalíticas (método e/ou instrumento)
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Química Analítica
• Química Analítica Clássica: volumetriagravimetria
• Química Analítica Moderna: instrumentalautomaçãominiaturização
• estímulo químico
• estímulo físico• estímulo químico e físico
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O Processo Analítico
• amostragem
• pré-tratamento
• medida (técnica/método analítico)
• tratamento dos dados / informação analítica
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• dispositivo construído para melhorar, sob os mais
mais diversos aspectos, o desempenho humano
Instrumento
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Mecanização
• uso de dispositivos mecânicos
ou instrumentais para minimizar,
refinar, estender ou suplementar
a intervenção humana em um
processo de análise química.
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Titulador automático
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Titulador automático ?
tempo
pH
vazão constante
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Automação
• uso de dispositivos mecânicos ou instrumentais
para minimizar, refinar, estender ou
suplementar a intervenção humana em um
processo de análise química, sendo uma
operação principal controlada sem a
intervenção humana, por um mecanismo
de realimentação (“feedback”)
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realimentação (feedback)
pH
Volume
Titulador automático
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Titulador gravimétrico
I.B.S. Cunha and C. Pasquini, Analyst 117 (1992) 905-911.
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I.B.S. Cunha and C. Pasquini, Analyst 117 (1992) 905-911.
Titulador gravimétrico
FrascoReservatório Balança
Chave Óptica
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Antecipação do Ponto Final
motor ligado
pH
massa do titulante
motor
Aquino, Skafi, Rohwedder and Pasquini, Quím. Anal. 20 (2001) 55-58.
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Objetivos da Automação
• processar um número grande de amostras• determinar vários analitos na mesma amostra• aumentar a velocidade analítica• reduzir a participação humana:
- minimizar erros- melhorar precisão- reduzir custos
• controle de processos• minimizar consumo de reagentes e/ou amostra• facilitar a implementação de uma técnica ou método
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Métodos Automáticos de Análise
• discretos(descontínuos, batelada, “batch”)
• robotizados
• fluxo
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Métodos Discretos
• integridade física da amostra é preservada:
- isolada em um frasco
- transporte mecânico através do analisador
- diluição
- adição de reagentes
- aquecimento
- agitação
- detecção pode ser feita no próprio recipiente
- “simula” determinação manual
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reagentes
limpeza
amostras
Analisador DiscretoAnálises Clínicas
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amostra
reagente
detector
Analisador CentrífugoAnálises Clínicas
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Cobas Mira Plus (Roche)
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Cobas Mira Plus (Roche)
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Roche Hitachi 917 Analyzer
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Métodos Robotizados
• robô mimetiza as ações de um operador humano• braço móvel, provido de uma mão• movimentação de objetos:
- etapas do processo analítico
• Robô (Robot Institute of America): manipuladormultifunção, reprogramável, capaz de moverobjetos e realizar tarefas pré-programadas
- maior flexibilidade
• as tarefas programadas, reprogramadas ou mesmoautoprogramadas dependem do software e hardware
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Sistemas Robotizados
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Sistemas Robotizados
Para uso futuro
Agitador
BanhoTermostático
Balança
Amostra
Padrões
Reagentes
Intrumento Analítico
Computador
Impressora
Controle
Robô
(programaespecialista)
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Métodos em Fluxo
Análise por Inje-ção em Fluxo(FIA)
Análise emFluxo
Amostragem contínua
Amostragem intermitente
Fluxo segmentado
Fluxo não-segmentado
Amostraaspirada
Amostra injetada
Fluxo segmentado (CFA)
Fluxo não-segmentado
Fluxo não-segmentado
Cromatografia Líquida
Fluxo Monossegmentado (MSFA)
IUPAC Recommendations, Pure Appl. Chem. 66 (1994) 2493-2500.
SIAMCFIAMSFIAMPFAflow-batch