La cromatografía es la ciencia que separa los componentes que están dentro de una mezcla en sus elementos constitutivos y luego mide y analiza esos elementos. Un equipo de "cromatografía de líquidos de alta resolución" (HPLC) puede ayuda a detectar contaminación del agua, productos químicos tóxicos e impurezas en el aire. Se usan tramos largos de tubería capilar de acero inoxidable, diámetro pequeño y gran longitud para sondar muchos sistemas de alta precisión a fin de aumentar la eficiencia de muestreo.

Qué tener en cuenta al seleccionar tubería para HPLC

Equipo_cromatografíaLa HPLC es una de las "herramientas" de análisis más versátiles en los laboratorios. Deben tomarse algunas precauciones a fin de superar algunas de las dificultades que pueda tener el cromatógrafo, por ejemplo: poca resolución, ensanchamiento de bandas y formas de pico no deseadas que pueden distorsionar los resultados finales. Los límites de presión operativa para sistemas comunes de HPLC (no UHPLC) suelen estar en el rango de 5800 - 7000 psi (400 - 500 bares), lo cual normalmente es adecuado para un hardware de columna HPLC y también para el material de empaque (de partícula totalmente porosa). Sin embargo, con la llegada de técnicas cromatográficas avanzadas, como la UHPLC (cromatografía líquida de ultraalta resolución), los sistemas tienen el doble de presión operativa total (hasta 15,000 psi) para obtener velocidades de flujo más rápidas. Los desarrolladores de UHPLC ahora pueden lograr separaciones de cromatografía líquida de igual o mejor resolución en periodos de tiempo mucho más cortos. En términos de eficiencia, precisión y productividad, este fue un logro importante. La UHPLC es una variante de la HPLC, también usa columnas, bombas y tubería para HPLC avanzada.

Sin determinadas precauciones y la selección de los materiales adecuados, pueden presentarse problemas serios en un sistema. Algunos componentes importantes del sistema suelen considerarse la fuente de dichos problemas. Sin embargo, si bien la composición de la fase móvil y las columnas mal empaquetadas pueden ser los principales factores en relación con los problemas en el laboratorio, no son las únicas fuentes de complicaciones en el sistema. Otra de las principales fuentes de estos problemas puede ser la selección incorrecta de tubería capilar de acero inoxidable para la trayectoria de flujo del sistema.

Hay muchas consideraciones muy importantes a la hora de elegir la tubería adecuada para la trayectoria del líquido específico:

Material

La selección del material adecuado de la tubería de alta presión es fundamental para la integridad de la trayectoria de flujo del sistema. El material debe ser químicamente compatible con la muestra y la fase móvil. La incompatibilidad química de la tubería puede hacer que determinadas muestras "se adhieran" a la superficie de la tubería y se genere una pérdida de la muestra, un rendimiento bajo o un remanente.

Presión y temperatura

Las presiones y las temperaturas extremas del sistema interno son factores importantes al considerar la tubería cromatográfica de precisión que va a usarse en aplicaciones de cromatografía. En las partes del equipo que tienen presión extremadamente alta y sustancias de medios corrosivos, solo una tubería capilar de acero inoxidable de alta integridad —producida conforme a estándares estrictos— es la opción adecuada.

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La selección de la tubería se vuelve aun más crucial al incorporar técnicas como la UHPLC, principalmente debido a las tensiones que se sienten a lo largo de la trayectoria del líquido como consecuencia de las presiones extremas que se ejercen en áreas de alta presión del sistema. Es importante tener en cuenta que la tubería cromatográfica que funciona en la HPLC no siempre es la opción correcta para la UHPLC. Al igual que con algunos de estos procesos, la selección de una tubería de alta presión incorrecta puede generar un mal desempeño del sistema, problemas cromatográficos comunes e incluso situaciones más críticas como fugas y roturas.

Selección del tamaño de la tubería cromatográfica

La selección del tamaño exacto del tubo de cromatografía para la trayectoria del líquido es tan importante como el material del tubo de precisión. El tubo capilar de acero inoxidable de diámetro ultrapequeño es fundamental para la funcionalidad del equipo de cromatografía líquida de alta y ultra alta resolución (HPLC y UPLC).

Es imprescindible que la tubería capilar se fabrique con una pared interior uniforme que limite el flujo newtoniano en el ciclo de la muestra, lo cual, en definitiva, dará lugar a una mejor lectura de la muestra. La exactitud del tamaño de la tubería capilar, la corrección del material y la superficie interior uniforme son fundamentales para obtener resultados precisos. La tubería también debe estar libre de impurezas, como aceite, grasa y otros materiales extraños que puedan quedar luego del proceso de fabricación, ya que pueden generar contaminación cruzada y lecturas imprecisas de las muestras. Por ejemplo, esto garantiza un flujo de líquidos y gases optimizado y uniforme desde el sensor hasta el instrumento de medición.

Deben considerarse tres cosas a la hora de elegir el mejor tamaño de tubería de alta presión:

1) El diámetro exterior (OD) de la tubería debe ser compatible con los puertos receptores. Es imprescindible que coincidan debido a la complejidad de las conexiones que tienen los sistemas.

2) La tubería también debe tener el diámetro interior (ID) correcto para el uso específico. Cuanto más pequeño sea el diámetro interior, mejores serán los resultados. Un ID pequeño ofrece velocidades lineales más rápidas y "zonas de mezcla" más pequeñas, lo cual garantiza que los componentes de la muestra permanezcan lo más concentrados posible. Sin embargo, es necesario asegurarse de que el ID no sea demasiado pequeño. Con la reducción del diámetro interior de la tubería cromatográfica, el aumento de la presión podría superar las capacidades y los requisitos de la aplicación.

3) Asegúrese de que la tubería tenga la longitud correcta para la aplicación. Cuanto más larga sea la tubería, habrá más caudal en la trayectoria de flujo. Esto podría diluir la muestra en la fase móvil y hacer que los componentes de la muestra se separen y vuelvan a unirse. Es importante que la trayectoria de flujo sea lo más corta posible y que, al mismo tiempo, se mantenga la funcionalidad del sistema.

Tener en cuenta cada una de estas características esenciales para una tubería cromatográfica en la trayectoria de flujo permitirá garantizar resultados de calidad, tanto en la HPLC tradicional como en la UHPLC más crucial.

Preparación adecuada de una tubería capilar de acero inoxidable

Una vez que se determina y se prepara el ID, el OD y la longitud del capilar, es igualmente importante asegurarse de que el extremo de la tubería esté correctamente modelado. Es importante seguir estos pasos:

1) Asegurarse de que el extremo de la tubería sea plano y no tenga rebabas. Esto hace que la tubería encastre de manera uniforme en la parte inferior del puerto receptor a fin de evitar la formación de zonas de volumen muerto.

2) La tubería debería estar centrada en un agujero pasante para ofrecer una alineación adecuada con la pared interior del puerto receptor. Un centrado correcto reduce en gran medida la turbulencia y la contrapresión.

Conclusión

Seleccionar el tamaño correcto (OD, ID y longitud) de una tubería de alta presión y asegurarse de que esté preparada de manera adecuada para la aplicación específica es de suma importancia para lograr resultados cromatográficos precisos. Lo mejor es encontrar un fabricante de tubos capilares de acero inoxidable que tenga experiencia y ofrezca un producto que esté específicamente fabricado para aplicaciones de cromatografía.

Acerca del autor

HandyTube Corporation, una compañía de Handy & Harman, es un fabricante de primer nivel de tuberías capilares de acero inoxidable de diámetro ultrapequeño (USD™) para equipos de cromatografía líquida de alta y ultraalta resolución (HPLC y UHPLC). Las bobinas de acero inoxidable sin soldaduras de HandyTube también se usan para las industrias de petróleo y gas, procesos químicos, construcción de barcos, instrumentación, celdas de combustible de hidrógeno, aeroespacial y defensa, automatización de procesos y otras industrias de ciencias biológicas.

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Fuentes:

  1. Separation Science
  2. Chromatography Today
  3. Especificaciones técnicas de HandyTube