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Micrómetros de Estrías

¿Qué es un Micrómetro de Estrías?

Un micrómetro de estrías es un tipo de micrómetro utilizado para la medición precisa de diámetros exteriores y es un micrómetro especial utilizado principalmente para medir la anchura de las estrías y el diámetro de las estrías de los “ejes estriados” con engranajes de transmisión de potencia en la parte exterior del eje.

La superficie de medición es más fina que la de un micrómetro normal y está diseñada para que la ranura llegue a esta superficie de medición más estrecha y no interfiera con el exterior de la ranura más gruesa. Una forma similar es el “micrómetro de punta”, que se caracteriza por una cara de medición triangular aguda.

Usos de los Micrómetros de Estrías

Además de la medición de estrías en ejes, este instrumento se emplea para medir una variedad de tipos de ranuras. Durante la medición, se utiliza el tope de trinquete y una presión constante, de manera similar a un micrómetro convencional.

Aunque comparte similitudes en su utilización con el mencionado micrómetro de punta, este dispositivo cuenta con una cara de medición afilada que posibilita mediciones precisas. Su aplicación principal se centra en medir el “grosor de la banda” en la extremidad de una broca. Ambos instrumentos presentan una punta delicada y requieren un manejo cuidadoso durante el proceso de medición.

Principio del Micrómetro de Estrías

Además de los micrómetros especiales mencionados anteriormente, existen muchos otros tipos de micrómetros especiales. Entre ellos se encuentran el micrómetro de cuchillas, cuyo elemento de medición tiene forma de cuchilla fina, el micrómetro de tornillos, que mide el diámetro efectivo de un tornillo, y el micrómetro de ranuras en V, cuyo elemento de medición tiene forma de letra “V” por un lado y afilada por el otro, todos los cuales pueden utilizarse para fines especiales. Existen micrómetros de cuchilla para aplicaciones especiales.

Los micrómetros de cuchilla pueden medir anchuras de ranura muy finas que no pueden medirse con otros tipos, pero hay que tener cuidado, ya que el elemento de medición es delgado y se rompe con facilidad.

Los micrómetros de rosca se utilizan para medir el diámetro efectivo, que determina la especificación del tornillo, y tienen la forma adecuada para adaptarse a la rosca del tornillo. Algunos elementos de medición pueden intercambiarse y son adecuados tanto para roscas gruesas como finas.

Los micros de ranura en V se utilizan para medir escariadores y machos de roscar que tienen un número impar de ranuras, como tres o cinco, y que son difíciles de medir con los instrumentos de medición de D.E. normales porque no se pueden sujetar.

Sin embargo, una desventaja común es que están limitados en las situaciones en las que se pueden utilizar, y es bastante costoso tenerlos todos.

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Tubos en Espiral

¿Qué son los Tubos en Espiral?

Los tubos en espiral, conocidos también como conductos en espiral, son estructuras fabricadas a partir de tiras de acero enrolladas en una forma helicoidal. Estas tiras de acero se unen mediante pliegues en forma de gota, creando una configuración en espiral a lo largo del tubo.

Algunos de estos tubos se producen mediante técnicas como el prensado o la embutición profunda. La disposición de las tiras de acero en el pliegue aporta una gran resistencia, ya que este diseño en espiral abarca toda la circunferencia del tubo, incrementando su integridad estructural.

Estos tubos en espiral son comúnmente empleados en la instalación de sistemas de aire acondicionado en edificaciones. La superficie interior lisa de estos conductos reduce de manera significativa las pérdidas de presión y facilita tanto la instalación como la conexión. Entre los materiales disponibles para su fabricación se encuentran el acero galvanizado en caliente, el acero inoxidable, el acero galvalume y el acero PVC.

Usos de los Tubos en Espiral

Los tubos en espiral se utilizan como conductos de aire acondicionado en una amplia gama de lugares.

1. Fábricas

  • Para el aire de escape en plantas petroquímicas y de fabricación de pasta de papel
  • Para el aire de escape en plantas de fabricación de semiconductores
  • Para aire de escape en fábricas situadas en zonas costeras
  • Para aire de escape en fábricas donde se utilizan productos químicos y gases
  • Aire de extracción de animalarios de experimentación y salas limpias para experimentos

2. Edificios Industriales y Públicos

  • Conductos de aire acondicionado en quirófanos de hospitales
  • Conductos de evacuación de humos y aislamiento térmico de plantas en fábricas y comercios
  • Conductos en edificios de oficinas y comercios
  • Conductos de escape en túneles
  • Conductos de recogida de polvo en edificios industriales
  • Para ventilación de plantas de tratamiento de aguas residuales y orina

3. Edificios Residenciales

  • Chimeneas residenciales
  • Calderas para calentadores de agua
  • Conductos de ventilación para aseos de cocinas y baños en complejos de viviendas, conductos para calefacción y refrigeración

Más Información sobre Tubos en Espiral

Características de los Tubos en Espiral

Los tubos en espiral tienen las siguientes características:

1. Alta resistencia
Todo el conducto está reforzado porque se fabrica por engarce en un pliegue de gasa, y es lo suficientemente resistente para soportar aplicaciones como conductos de alta velocidad, conductos de recogida de polvo y conductos de salida de humos.

2. Bajas pérdidas por fricción y fugas
La gran resistencia de los tubos en espiral hace que se deformen menos durante el flujo de aire y que tengan una gran redondez. La superficie interior lisa garantiza una resistencia al aire extremadamente baja y escasas pérdidas por fricción. Además, la forma en espiral de las secciones ajustadas de los tubos en espiral hace que la cantidad de fugas sea menor que en los conductos cuadrados, etc., por lo que cabe esperar una reducción del coste de los trabajos de aislamiento térmico alrededor de los conductos. 

3. Facilidad de instalación y conexión
Otra gran ventaja es la facilidad de los trabajos de instalación, como la conexión de los tubos en espiral y su suspensión de los techos.

Aunque el grado de resistencia varía según el material, es excelente en cuanto a resistencia al tacto, resistencia al calor, resistencia química y resistencia a la intemperie. Por supuesto, los precios varían según el material, por lo que es necesario seleccionar el material adecuado para la aplicación.

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Arandelas POM

¿Qué es una Arandela  POM?

Las arandelas POM son arandelas planas fabricadas mediante el proceso de moldeo a partir de un material conocido como Duracon®, el cual es una marca registrada propiedad de Polyplastics Corporation. Duracon® es una variante de plástico técnico que pertenece a la familia de las resinas de poliacetal (POM). Este material exhibe notables características, como una destacada capacidad de aislamiento eléctrico, una excelente resistencia al impacto, a la fluencia, a la acción de productos químicos y a la abrasión.

Estas arandelas POM desempeñan un papel fundamental en las conexiones atornilladas, ya que cumplen dos funciones esenciales: proteger los materiales que entran en contacto entre sí y proporcionar un aislamiento eléctrico. Estas ventajas derivadas de las propiedades del POM previamente mencionadas son cruciales en su aplicación.

Usos de las Arandelas POM

Las arandelas se utilizan cuando la fuerza de fijación es grande en relación con el tamaño de la cabeza del tornillo. Al intercalar una arandela con un área mayor que la de la cabeza del tornillo, la arandela aumenta el área de la superficie de asiento y evita que la superficie de asiento de la fijación se hunda y se afloje debido a vibraciones o fuerzas externas.

Las arandelas de resina, como las arandelas POM, se utilizan para proteger el material de contacto de las deformaciones provocadas por la fuerza de fijación y para aislar el tornillo y otros componentes de las piezas conductoras de corriente gracias a las propiedades aislantes de la resina.

Las arandelas de goma se utilizan para evitar que la fijación se afloje cuando se aplican vibraciones a la fijación o cuando la estanqueidad de la fijación es importante.

Características de las Arandelas Duracon

Duracon® (POM) está clasificado como plástico de ingeniería de uso general y presenta muchas ventajas, como conformabilidad, resistencia mecánica, resistencia al impacto, resistencia a la abrasión, resistencia a la fatiga, propiedades aislantes y resistencia química. De ellas, el aislamiento, la resistencia del material y la resistencia a la fatiga son importantes en las arandelas de plástico. La ventaja sobre los plásticos técnicos como el PTFE (resina de teflón) y el PC (resina de policarbonato), que tienen características similares, es su bajo coste y disponibilidad.

Las desventajas de las arandelas POM son: inflamabilidad debido a la presencia de oxígeno en la estructura molecular, baja resistencia a la intemperie, escasa adherencia y unión adhesiva (es posible la soldadura) y resistencia a los ácidos fuertes. Por lo tanto, las arandelas fabricadas con materiales diferentes deben seleccionarse para su uso en áreas en las que se designe el uso de equipos a prueba de explosiones, como en instalaciones en las que se utilicen disolventes orgánicos volátiles, para uso en exteriores y en entornos en los que puedan adherirse disolventes o agentes de limpieza fuertes.

Además, para aplicaciones limitadas, las Arandelas POM no pueden ser transparentes debido a las propiedades de la resina cristalina. Por lo general, están disponibles en blanco y negro.

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Casquillos de POM

¿Qué son los Casquillos de POM?

Los casquillos de POM constituyen piezas moldeadas a partir del material Duracon®, y son empleados para soportar y asegurar ejes que realizan movimientos giratorios o lineales, aprovechando las cualidades autolubricantes de Duracon®.

En contraste con los cojinetes, como los rodamientos de bolas, estos casquillos presentan ventajas en términos de costo, facilidad de instalación, ligereza y eficiencia en la ocupación del espacio.

Duracon® es una marca registrada de Polyplastics Corporation y forma parte de los plásticos de ingeniería conocidos como POM (resina poliacetal). Como resina cristalina, tiene un coeficiente de fricción muy bajo y propiedades autolubricantes.

Aplicaciones de los Casquillos de POM

Los casquillos de POM permiten la rotación y el movimiento lineal entre el eje y la carcasa, por lo que pueden aplicarse a cualquier eje móvil. Se utilizan para fijar los ejes de minitractores de cuatro ruedas y juguetes, así como los ejes móviles de diversas piezas de electrodomésticos y automóviles.

Los casquillos de POM tienen mayor resistencia al deslizamiento y menor capacidad de carga que los cojinetes, pero también están disponibles a menor coste, requieren poco espacio adicional y simplifican la instalación y el mantenimiento, como el montaje y la lubricación, por lo que están atrayendo la atención de muchas industrias que buscan simplificar y reducir el coste de construcción. Véase también.

Principios de los Casquillos de POM

En general, cuanto mayor es la cristalinidad de un plástico, menor es su coeficiente de fricción. Duracon® (POM) es una resina altamente cristalina con un coeficiente de fricción muy bajo y propiedades autolubricantes. Por tanto, Duracon® es un material excelente para casquillos que toleran movimientos rotacionales y lineales debidos al deslizamiento, y los casquillos de POM pueden utilizarse sin lubricación aunque sean piezas deslizantes.

Por otro lado, entre sus desventajas se encuentran la inflamabilidad debido a la presencia de oxígeno en la estructura molecular, la baja resistencia a la intemperie, la escasa adherencia y unión adhesiva (es posible la soldadura) y la resistencia a los ácidos fuertes. Por lo tanto, se debe tener cuidado al seleccionar materiales para su uso en zonas designadas a prueba de explosiones, en exteriores o en entornos donde se utilicen disolventes o agentes de limpieza fuertes.

En cuanto a la resistencia al calor, DURACON® puede usarse hasta 100°C sin deformarse, por lo que no hay problema con el agua caliente, pero cuando se usa en automóviles, etc., debe usarse lejos del motor, que es la fuente de calor.

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Máquinas de Llenado de Jeringas

¿Qué es una Máquina de Llenado de Jeringas?

El término “máquinas de llenado de jeringas” hace referencia a equipos versátiles diseñados para completar el llenado de diversas jeringas con diferentes tipos de material.

Estas máquinas tienen la capacidad de optimizar la eficiencia y la calidad de tareas que suelen ser laboriosas y requieren tiempo. Encuentran aplicaciones en una amplia gama de industrias, desempeñando un papel crucial en los siguientes aspectos: la eliminación de burbujas de aire tanto del material como de la vía de flujo previo al llenado, con el fin de asegurar un proceso de llenado de alta pureza.

Estas máquinas son útiles en situaciones que involucran:

  • Llenado de materiales en los que debe evitarse la contaminación y la reinfiltración de burbujas.
  • Llenado de líquidos y materiales de viscosidad media a alta.
  • Llenado de materiales muy tixotrópicos (la viscosidad cambia significativamente con o sin agitación)
  • Llenado de materiales uniformemente dispersos
  • Llenado en tiempo real en el centro de producción

Usos de las Máquinas de Llenado de Jeringas

Las aplicaciones específicas de las máquinas de llenado de jeringas son las siguientes:

1. Materiales Dentales

Las máquinas de llenado de jeringas se utilizan en odontología para llenar con precisión materiales de alta viscosidad, resinas curadas con luz UV y compuestos de dos componentes. Estos equipos aseguran un llenado efectivo y libre de contaminantes en aplicaciones como resinas compolette, materiales de impresión de silicona y cementos adhesivos de resina.

2. Materiales para Componentes Electrónicos

Los materiales rellenados con jeringa se utilizan para la dosificación en dosificadores. Los principales materiales utilizados son materiales de alta viscosidad, como pasta de plata, materiales aislantes de soldadura en crema, materiales conductores, pasta de vidrio de alta viscosidad y materiales tixotrópicos, como grasas.

Tipos de Máquinas de Llenado de Jeringas

Las máquinas de llenado de jeringas disponibles con las siguientes características, en función de la aplicación y el material

  • Productos capaces de llenar varias jeringas simultáneamente.
  • Productos equipados con bombas de vacío compatibles con émbolos de alta estanqueidad.
  • Productos con control de llenado totalmente automatizado, control de presión de vacío, etc.
  • Equipos para el llenado de jeringas gemelas con materiales de dos componentes por separado.
  • Equipos opcionales que calientan el material para reducir la viscosidad y acortar el tiempo de llenado, ya que cuanto mayor es la viscosidad, más tiempo se tarda en llenar.

Más Información sobre las Máquinas de Llenado de Jeringas

Características de las Máquinas de Llenado de Jeringas

Características de las máquinas de llenado de jeringas:

  • Se pueden evitar las burbujas y la contaminación por impurezas.
  • La alta reproducibilidad de las cantidades de llenado evita el llenado excesivo o insuficiente, reduciendo así el desperdicio de líquido.
  • Evita el goteo durante el llenado.
  • Las capacidades de las jeringuillas van de 3 ml a 180 ml.
  • Muchas tienen una estructura sencilla y son fáciles de limpiar y mantener después de su uso.
  • Se necesitan menos consumibles para el llenado
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Resistencias Semifijas de Cermet

¿Qué es una Resistencia Semifija de Cermet?

Una resistencia semifija de Cermet es uno de los componentes de circuito conocidos como “resistencia semifija”. A diferencia de las resistencias variables, en las que el usuario ajusta el valor de la resistencia cada vez, este componente sigue utilizándose con el valor de resistencia fijado después de cambiar el valor de la resistencia.

Por cierto, “cermet” es una palabra acuñada que combina cerámica (ceramics) y metal (metal), y se llama cermet porque es un componente que se fabrica amasando juntos estos dos tipos de materiales. Por ejemplo, se utilizan como materiales partículas metálicas de óxido de rutenio y vidrio.

Usos de las Resistencias Semifijas de Cermet

Las resistencias semifijas de Cermet se utilizan en circuitos en los que la resistencia se modifica con poca frecuencia. Con las resistencias variables normales, el usuario cambia el valor de la resistencia cada vez que se utiliza la resistencia, por ejemplo, con un dial. En cambio, las resistencias semifijas de Cermet se utilizan, por ejemplo, para calibrar el valor indicado de los aparatos de medida, en cuyo caso la resistencia se modifica inicialmente cuando el aparato sale de fábrica y luego se utiliza como resistencia con un valor de resistencia constante. Además de en aparatos de medición, las resistencias semifijas de Cermet también se utilizan en aparatos industriales, médicos y domésticos.

Principio de las Resistencias Semifijas de Cermet

Las resistencias semifijas de Cermet son un tipo de resistencia variable que, además de cermet, puede estar hecha de carbono (película de carbono), metal bobinado o película fina. Las resistencias semifijas de Cermet tienen un amplio rango de resistencia, excelentes características de temperatura y propiedades estables. También tienen la ventaja de que se pueden obtener cambios muy suaves y finos y el ruido asociado al deslizamiento se puede suprimir hasta un nivel relativamente bajo.

Los principales componentes de los cermets son el titanio y el tántalo. Estos materiales tienen una excelente resistencia a la corrosión. A veces se utiliza carbono en lugar de cermet en productos de consumo como electrodomésticos para reducir costes, pero las resistencias semifijas de Cermet suelen emplearse en equipos de medición, comunicación y médicos por su fiabilidad. La construcción mecánica de las resistencias semifijas de Cermet para ajustar la resistencia varía de un producto a otro. En concreto, incluye la posición del dial que se gira para ajustar la resistencia. Los parámetros eléctricos y el rango de resistencia variable también varían de un producto a otro, por lo que es necesario seleccionar el adecuado para la aplicación.

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Dispositivos de Muestreo

¿Qué son los Dispositivos de Muestreo?

Los dispositivos de muestreo son equipos utilizados para extraer materias primas, como líquidos y gases, o productos manufacturados.

Hay diversos tipos de analizadores, divididos en categorías de analizadores de gases y analizadores de líquidos. Además, hay equipos especializados en muestreo particular, como los dispositivos de muestreo de carbón. Asimismo, se encuentran sistemas de muestreo automatizados, como los biorreactores, que involucran una inversión de tiempo considerable.

Usos de los Dispositivos de Muestreo

Se utilizan para preparar muestras con el fin de investigar si las materias primas y los productos cumplen las especificaciones y si existen sesgos en el proceso de fabricación. También se utilizan para investigar los componentes de tanques de almacenamiento de agua en instalaciones de purificación de agua y tanques de cultivo en bioinvestigación, y se emplean en una amplia gama de campos, como la industria, la medicina y la industria alimentaria.

Los dispositivos de muestreo de carbón analizan los componentes y el contenido de agua para controlar la calidad. A partir de la información del análisis, se llevan a cabo investigaciones para garantizar que no se infringen las condiciones contractuales. Otros usos son la preparación de solicitudes aduaneras de importación y el análisis de la eficiencia de la combustión. Un muestreo adecuado puede reducir los costes de importación y las emisiones de dióxido de carbono.

En los sectores farmacéutico y biotecnológico, hay muestras que deben mantenerse alejadas del aire y la humedad o que son muy tóxicas. Los dispositivos de muestreo automáticos se utilizan para garantizar que las reacciones no se vean afectadas y que las muestras puedan prepararse de forma fiable en estos entornos especiales.

Más Información sobre Dispositivos de Muestreo

Ventajas de los Dispositivos de Muestreo

Cuando se preparan las muestras, es importante asegurarse de que la muestra no está sesgada con la población de la que se extrae. Cuando las muestras se extraen manualmente, existe el riesgo de recoger muestras sólo de una parte del proceso o sólo de los mejores productos acabados debido a ideas preconcebidas o suposiciones. Para extraer una muestra fiable, el proceso y las condiciones deben ser todos iguales y el procedimiento de muestreo debe ser siempre el mismo.

Los equipos permiten fijar las condiciones y los procesos mediante programación. Se pueden extraer muestras fiables porque siempre se llevan a cabo los mismos procedimientos y las mismas operaciones.

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Osciloscopios de Muestreo

¿Qué es un Osciloscopio de Muestreo?

Un osciloscopio es un instrumento de medición eléctrica que representa los cambios en señales eléctricas (voltajes) a lo largo del tiempo en forma de ondas.

Los osciloscopios de muestreo, también conocidos como osciloscopios de tiempo equivalente, realizan muestreos múltiples en diferentes puntos temporales, técnica llamada muestreo de tiempo equivalente, que se emplea para capturar señales repetitivas.

Diferenciándose por no contar con atenuadores ni circuitos de amplificación en la etapa previa, los osciloscopios de muestreo son especializados en la medición de señales de alta velocidad.

Usos de los Osciloscopios de Muestreo

El uso básico de los osciloscopios es comprobar los cambios en las señales eléctricas. Además de la tensión, se puede medir una amplia gama de fenómenos, como la temperatura, la humedad, la velocidad y la presión.

Las principales aplicaciones de los osciloscopios de muestreo son la medición de señales eléctricas de alta velocidad, señales ópticas y mediciones de impedancia mediante TDR (Reflectometría en el Dominio del Tiempo).

La TDR puede utilizarse para evaluar directamente la calidad (integridad de la señal) de las señales digitales que fluyen a través de las placas de circuitos impresos y los cables que las conectan. También se utiliza para medir el rendimiento de LSI y analizar fallos.

Principio de los Osciloscopios de Muestreo

Los osciloscopios digitales convierten las tensiones medidas en datos digitales mediante convertidores A/D, los almacenan en la memoria y los muestran en la pantalla como formas de onda.

La parte de entrada consta de un circuito vertical y un sistema de disparo, que se convierte en la señal adecuada en la etapa anterior. A continuación, un convertidor A/D muestrea la señal a intervalos esporádicos y la convierte en un valor digital.

Los métodos de muestreo incluyen el muestreo en tiempo real, en el que el registro de la forma de onda se obtiene en un único momento, y el muestreo en tiempo equivalente, en el que parte de la forma de onda se captura en un muestreo y la forma de onda original se reproduce en varios momentos. En este último caso, la resolución temporal es mucho mayor que el periodo de muestreo real, lo que permite medir señales rápidas.

Los osciloscopios de muestreo sólo admiten el muestreo en tiempo equivalente. La atenuación/amplificación tiene lugar después del muestreo, de modo que la señal se convierte a una frecuencia más baja y se pueden utilizar amplificadores de bajo ancho de banda. Por lo tanto, se admite un amplio ancho de banda de frecuencia, pero el rango dinámico (una medida del rango de magnitud de la señal, la relación entre el valor máximo y el mínimo) es limitado.

Estándares Compatibles con los Osciloscopios de Muestreo

Los osciloscopios de muestreo son compatibles con varios estándares adecuados para capturar señales de alta velocidad:

  • Ethernet: Utiliza una interfaz estándar de 10 Gb definida en IEEE802.3ae.
  • SDH/SONET: Cumple con el estándar de interfaz de 10 Gb especificado por ITU-T.
  • OTN: Se ajusta a la norma de comunicación de red de transmisión óptica especificada por el UIT-T.
  • Canal de fibra: Cumple con el estándar de interfaz de 10 Gb especificado por ANSI.
  • InfiniBand: Se emplea para conexiones de ultra alta velocidad entre controladores de almacenamiento. Los estándares incluyen SDR/DDR/QDR/FDR/EDR. La velocidad de comunicación varía según el número de canales agrupados, siendo EDR el estándar más alto con hasta 300 Gbps.
  • CPRI: Es el estándar de comunicación predominante hasta 4G, con velocidades que van de 1,2288 Gbit/s a 9,8304 Gbit/s según el ancho de banda de LTE.

Interfaces de Osciloscopios de Muestreo

Existen dos interfaces principales para los osciloscopios de muestreo:

  • Eléctrica diferencial: detección mediante señales eléctricas utilizando dos hilos en direcciones opuestas entre sí (señal de origen y señal de fase invertida de la señal de origen).
  • Óptico: puede evaluarse sin señal de disparo conectando un módulo óptico/dispositivo de transmisión óptica.

Ejemplos de Mediciones en las que se Utilizan Osciloscopios de Muestreo

Los siguientes son ejemplos de mediciones en las que se utilizan osciloscopios de muestreo para la evaluación de módulos ópticos:

  • Análisis del patrón de ojos: la forma de onda del patrón de ojos se analiza sumando las formas de onda de las señales periódicas.
  • Prueba de máscara ocular: comprueba si la relación de apertura del patrón ocular es la requerida por cada norma utilizando el análisis de patrón ocular anterior.
  • Medición TDECQ: es una medición de la calidad de la señal óptica PAM4.

Precio de los osciloscopios de muestreo “Dependiendo de las prestaciones, algunos de los de alto rendimiento tenían un precio mínimo de 4.550.000 yenes japoneses en adelante. También hay modelos más baratos con funciones más limitadas, pero en general son más caros debido a sus altas prestaciones.

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Schaltkasten

Was ist ein Schaltkasten?

Ein Schaltkasten ist ein Kasten, der Stromkreise und Geräte enthält, die zur Steuerung (Kontrolle) elektrischer und mechanischer Geräte dienen. Manchmal wird er auch als Schalttafel oder -schrank bezeichnet, aber ein Schrank, der keine Steuergeräte enthält, z. B. ein Schrank, der nur Instrumente und Unterbrecher enthält, wird oft nicht als Schaltkasten bezeichnet.

Die Unterbringung der elektrischen und elektronischen Geräte, aus denen das Steuersystem besteht, in einem Schaltkasten schützt diese Elemente vor der äußeren Umgebung und verringert das Risiko eines Stromschlags durch versehentlichen menschlichen Kontakt.

Schaltkästen variieren in Form und Größe je nach System, in dem sie untergebracht werden sollen, werden aber in genormten Abmessungen verkauft, die von jedem Hersteller bis zu einem gewissen Grad standardisiert werden.

Anwendungen von Schaltkästen

Schaltkästen enthalten elektronische Geräte wie Sensoren und Vorrichtungen, die den Betrieb von Maschinen, z. B. Motoren, steuern und werden daher in vielen Geräten in unserer Umgebung verwendet, z. B. bei der Steuerung verschiedener Geräte in Fabriken, von Aufzügen und des Zugbetriebs.

Grundsätzlich sind elektronische Geräte wie verschiedene Arten von Steuerungen anfällig für äußere Einflüsse wie Erschütterungen und Staub, so dass elektronische Geräte, die nicht innerhalb von Maschinen und Anlagen untergebracht werden können, in Schaltkästen außerhalb der Anlagen untergebracht werden.

Selbst bei kleinen Steuergeräten kann ein Schaltkasten mit Eingabegeräten wie Tasten und Touchpanels außerhalb der Maschine installiert werden, wenn der Bediener das Steuergerät bedienen möchte.

Funktionsweise von Schaltkästen

Neben dem Schutz der gelagerten Geräte vor der äußeren Umgebung und der Verringerung des Risikos eines Stromschlags durch menschlichen Kontakt können Schaltkästen auch eine Reihe anderer Funktionen erfüllen.

Bei der Aufstellung im Freien ohne Überdachung oder in der Nähe von Wärmequellen werden Schaltkästen mit Kühlgebläsen oder Kühlern eingesetzt, da der Wärmestau zu einem Ausfall der Elektronik im Inneren führen kann. Staub- und wasserdichte Schaltkästen werden auch in Lebensmittelfabriken verwendet, die Staub und Spritzwasser ausgesetzt sind. Schaltkästen, die so konstruiert sind, dass elektromagnetische Wellen nicht in das Innere eindringen können und Schaltkästen aus korrosionsbeständigem Edelstahl werden ebenfalls je nach den Gegebenheiten vor Ort eingesetzt.

Die meisten Schaltkästen sind außerdem mit einer abgestuften Anordnung von genormten DIN-Schienen ausgestattet, damit die aufzubewahrenden Geräte in den richtigen Abständen und gut sichtbar platziert werden können. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und elektromagnetische Relais, die häufig in Fabriken verwendet werden, sind ebenfalls mit DIN-Schienen kompatibel, so dass es einfach ist, ein System mit dem geplanten Layout zu konstruieren, indem jedes Gerät auf der Schiene montiert wird.

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Präparative HPLC

Was ist eine präparative HPLC?

Eine präparative HPLC ist eine Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), die die Trennung und Sammlung von Komponenten ermöglicht.

Sie kann die Reinheit verbessern, indem sie die Hauptbestandteile reinigt oder sie kann Spurenmengen von Bestandteilen wie Verunreinigungen in der Probe sammeln. Das Prinzip der präparativen HPLC ist identisch mit dem der normalen HPLC-Analyse, so dass es bei Auswahl einer geeigneten Säule möglich ist, jede Komponente nach verschiedenen Merkmalen der Verbindung wie chemische Struktur, Molekulargewicht und sterische Struktur, zu trennen und zu reinigen.

Darüber hinaus kann die präparative HPLC durch Änderung der Säulengröße und der Gerätekonfiguration die Menge des erhaltenen Zielprodukts von Milligramm bis Kilogramm variieren.

Anwendungen von präparativer HPLC

1. Aufreinigung von Zielkomponenten nach chemischer Synthese

Die präparative HPLC zeichnet sich dadurch aus, dass sie die hohe Trennleistung der HPLC ausnutzt: Sobald die Peaks auf der HPLC aufgetrennt wurden, können sie getrennt und separat gewonnen werden.

In der organischen Chemie und der Biochemie enthalten die aus chemischen und biokatalytischen Synthesen gewonnenen Proben neben den Hauptbestandteilen auch zahlreiche Spurenbestandteile wie Verunreinigungen und Nebenprodukte. Es ist schwierig, mit den üblichen Reinigungsmethoden wie der normalen Säulenreinigung oder der Umkristallisation selektiv nur eine Komponente zu extrahieren. Bei der präparativen HPLC hingegen ist es wahrscheinlich, dass die Komponenten getrennt werden können, solange eine HPLC-Trennung möglich ist.

2. Analyse von Nebenreaktionen durch Trennung von Hauptkomponenten und Verunreinigungen

Bei der präparativen HPLC kann jeder durch HPLC abgetrennte Peak als separate Fraktion gesammelt werden, was die selektive Sammlung von Hauptkomponenten und Verunreinigungen mit hoher Reinheit ermöglicht. Zu den Anwendungen für hochreine Proben gehören beispielsweise die Bewertung von Materialien und physikalischen Eigenschaften in der Materialindustrie unter Verwendung hochreiner Zielmaterialien, die mit präparativer HPLC gewonnen werden.

In der chemischen Industrie erfolgt die Analyse von Nebenreaktionen in Reaktionssystemen durch die Strukturanalyse von hochreinen Verunreinigungen und Nebenprodukten.

3. Aufreinigung von Proteinen und Makromolekülen

Im Bereich der biologischen Systeme wird die präparative HPLC zur Aufreinigung von Proteinen mit Hilfe von Größenausschlusschromatographie (SEC)-Säulen eingesetzt. Im Bereich der Makromoleküle werden SEC-Säulen auch zur Reinigung von Makromolekülen und zur Molekulargewichtsfraktionierung verwendet, um die physikalischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten zu bewerten.

4. Aufreinigung von Naturstoffen

Die hohe Trennkapazität der HPLC wird manchmal zur Extraktion von Zielsubstanzen aus Naturstoffproben genutzt, die eine Vielzahl von Verbindungen enthalten. Häufig werden Umkehrphasensäulen mit hoher Trennkapazität verwendet.

Funktionsweise der präparativen HPLC

Der Trennmechanismus der präparativen HPLC ist dem der analytischen HPLC ähnlich. Im Gegensatz zu anderen Aufreinigungsmethoden wie z. B. der normalen Säulenreinigung oder der Umkristallisation liegt die Stärke der präparativen HPLC darin, dass sie eine Aufreinigung mit fast der gleichen Trennkapazität wie die analytische HPLC ermöglicht.

Die HPLC-Säule ist mit einem Material gepackt, das als stationäre Phase bezeichnet wird und an dessen Oberfläche funktionelle Gruppen wie Alkylgruppen und Hydroxylgruppen modifiziert sind. Das gepackte Material wird als stationäre Phase bezeichnet, in den meisten Fällen handelt es sich um Octadecyl- (ODS, C18) gruppenmodifiziertes Kieselgel. Wenn eine Probenlösung in die Säule eingespritzt wird, treten die einzelnen Komponenten der Probe mit der stationären Phase in Wechselwirkung oder verteilen sich in ihr.

Die Stärke dieser Wechselwirkung bzw. der Grad der Verteilung hängt von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der einzelnen Bestandteile ab, so dass jeder Bestandteil beim Durchlaufen der Säule getrennt wird. Das Prinzip der HPLC besteht darin, jede Komponente auf diese Weise zu trennen.

Weitere Informationen zur präparativen HPLC

1. Funktion der stationären Phasen (normale und umgekehrte Phase)

Die Funktion der stationären Phase in einer Säule hängt von der stationären Phase ab. Ein Beispiel: Kieselgel als stationäre Phase und organisches Lösungsmittel als mobile Phase ist ein Trennungsprinzip, das als Normalphasenmodus bekannt ist.

Kieselgel ist ein poröser Träger, der Substanzen an seiner Oberfläche adsorbiert, wobei die Stärke der Adsorption von der Substanz abhängt, so dass eine Trennung erreicht wird, während die Probe die Säule durchläuft. Kieselgel adsorbiert stark hydrophile Substanzen, so dass hydrophile Substanzen langsamer eluieren.

Wenn eine alkylmodifizierte stationäre Phase verwendet wird, wie bei C18-Säulen, und ein wasserhaltiges organisches Lösungsmittel die mobile Phase ist, wird das Trennprinzip als Umkehrphasenmodus bezeichnet. Das wasserhaltige organische Lösungsmittel entspricht Wasser und C18 entspricht Öl, und die Verteilung richtet sich danach, welche Affinität die Substanz hat (hydrophil oder lipophil), wobei die lipophile Substanz später eluiert, weil sie in der stationären Phase verteilt ist. Auf diese Weise werden sie nach ihrer Hydrophilie oder Lipophilie getrennt.

2. Präparative HPLC mit Fraktionssammler

Die präparative HPLC kann mit einem so genannten Fraktionssammler hinter dem HPLC-Gerät gekoppelt werden. Ein Fraktionssammler ist ein Gerät, das das HPLC-Eluat über einen bestimmten Zeitraum trennt und sammelt.

Jedes Eluat, das durch den Fraktionssammler geteilt wird, kann konzentriert werden, um ein hochreines Zielprodukt zu erhalten.

3. Präparative HPLC-Recycling-Anlage

Präparative HPLC-Recycling-Anlagen sind mit einem Umschaltventil hinter der Säule ausgestattet, so dass Eluate, die die Säule einmal durchlaufen haben, erneut durch dieselbe Säule geleitet werden können.

Im Allgemeinen gilt: Je länger die Säule ist, desto besser ist die HPLC-Auflösung. Wenn der Eluent also mehrmals durch die Säule geleitet wird, ist das so, als wären mehrere Säulen miteinander verbunden und verlängert, was die Trennung und Rückgewinnung von Komponenten ermöglicht, die in einem einzigen Durchgang nicht getrennt werden konnten. Aufgrund der Konfiguration des Geräts mit dem Umschaltventil ist es jedoch erforderlich, ein spezielles, vom normalen HPLC-Gerät getrenntes Gerät vorzubereiten.