Ďábel je v detailech!

Ďábel je v detailech!

měření vlhkosti v čistých místnostech

Myšlenky na výběr a používání vhodného zařízení pro měření vlhkosti v čistých místnostech.

Každá čistá místnost má specifikace pro environmentální kontrolu, které stanovují horní a dolní limity teploty a relativní vlhkosti (RH). Vytvoření a udržování těchto podmínek v čisté místnosti není žádný jednoduchý úkol, a to vše musí být dosaženo při současném řízení tlaku, průtoku a kontaminace.

Zařízení používaná k měření RH (různě označovaná jako senzory, transmiter nebo přístroje) hrají malou roli v celkovém obrazu, ale problémy s těmito zařízeními mohou způsobit značné potíže pro operátory čistých místností. Následují některé poznatky, které mohou být relevantní pro kohokoli v komunitě čistých místností, kdo se potýkal s problémy s vlhkostí.

Identifikujte správné místo instalace

Relativní vlhkost je parametr závislý na teplotě. To má důsledky pro umístění a instalační detaily zařízení pro měření RH. Například pokud je zařízení s nerezovým hrotem o délce 200 mm instalováno tak, že pouze 50 mm hrotu je v procesním vzduchu, zbylých 150 mm hrotu může sloužit jako tepelné čidlo nebo zdroj, v závislosti na prostředí kolem něj.

I u pečlivě navržených hrotových senzorů může dojít ke změně teploty skutečného senzoru vlhkosti a tím ke vzniku chyby měření RH, která se bude lišit podle rozdílu mezi teplotou procesního vzduchu a prostředím kolem exponované části hrotu. Zní to neuvěřitelně? To je snadno měřitelné v laboratorním prostředí.

Lokální ohřev může také způsobit problémy pro stěnové senzory RH, proto je třeba dbát na umístění zařízení mimo jakékoli zařízení nebo přístroje, které generují teplo. Dobré proudění vzduchu v čisté místnosti obvykle minimalizuje konvekční problémy s teplem, ale teplé nebo horké zařízení budou vyzařovat teplo, což může způsobit teplotní rozdíly a odpovídající chyby měření. Při specifikaci zařízení RH pro instalaci na stěnu je také třeba vzít v úvahu, že jakékoli zařízení napájené smyčkovým napětím s výstupem 4–20 mA bude nutně vydávat nějakou energii ve formě tepla.

Neuvěřitelně, některá stěnová zařízení RH umístěná v atraktivních krytech se sama zahřívají o několik stupňů, což způsobuje významné chyby měření. Tuto možnost úplně vyloučte tím, že specifikujete zařízení RH s krátkými sondami, které izolují senzor vlhkosti od elektroniky přístroje. Zní to neuvěřitelně? Opět je to snadno měřitelné v laboratorním prostředí.

Když už uvažujeme o místech instalace, vraťme se na chvíli k senzorům v potrubí a tématu humidifikace a dehumidifikace. Senzory vlhkosti by nikdy neměly být vystaveny vodě. Měly by být umístěny dostatečně daleko za chladicími cívkami, aby nebyly pravděpodobně ovlivněny vodními kapkami. To samé platí pro parní injektory nebo ultrazvukové humidifikační prvky.

V praxi je mnoho senzorů RH vybaveno filtry, které eliminují katastrofální chyby tím, že chrání senzor před vodou. Nicméně, voda se může hromadit na filtračním materiálu nebo v něm, čímž vytváří mikroklima kolem senzoru, což vede k chybám měření. Zní to neuvěřitelně? I toto je snadno měřitelné v laboratorním prostředí.

Ve všech výše popsaných scénářích jsou chyby měření způsobeny jemnými faktory, které mohou přicházet a odcházet, měnit se v čase nebo se vyskytovat pouze sezónně. Tyto situace jsou jedny z nejvíce náročných na odhalení. Pokud jsou chyby dostatečně velké, aby způsobily odchylky od specifikace, spustí to servisní zásahy, žádosti o kalibraci a výměnu zařízení, což je také drahé. Nejlepší je tyto problémy předcházet již při návrhu a specifikaci.

Věnujte pozornost dlouhodobé stabilitě

Nyní jsme připraveni předcházet problémům, a proto se posuneme z čisté místnosti a navazujícím směrem k procesu specifikace přístrojů. Je to vhodná doba k zamyšlení nad přesností různých dostupných přístrojů. Ceny přístrojů se liší podle přesnosti, a přesnost se jeví jako důležitá vlastnost zařízení RH.

Mají být přesnostní specifikace rozhodující při výběru zařízení RH? Ne nutně. Výrobci přístrojů se zaměřují na tyto údaje a někdy činí výkonnostní tvrzení, která mohou být zavádějící. To je technicky přípustné, protože „přesnost“ je kvalitativní pojem v měřicí vědě. Skutečné pochopení výkonu zařízení vyžaduje znalost měřicí vědy a konceptu nejistoty měření. Tato témata lze prozkoumat na webu (National Conference of Standards Laboratories, www.ncsli.org), ale odbočujeme, protože existuje výkonnostní faktor, který je mnohem důležitější než přesnost.

Dlouhodobá stabilita je zcela jistě nejdůležitější vlastností výkonu zařízení RH. Jde o schopnost zařízení provádět „přesná“ měření konzistentně po dlouhou dobu. Reputabilní firmy provedou dlouhodobé testy k charakterizaci vlastních zařízení. Podívejte se na výsledky těchto testů, abyste pochopili základní výkon, ale mějte na paměti, že výkon ve vaší čisté místnosti může být odlišný. Největší hrozbou pro dlouhodobou stabilitu zařízení RH v čisté místnosti jsou výpary z chemikálií používaných v procesech čištění. Některá zařízení RH jsou vybavena funkcemi ke snížení vlivu chemikálií. Pokud je to ve vaší zařízení důležité, zeptejte se výrobců na tyto funkce.

Mnoho problémů s měřením vlhkosti v čisté místnosti lze předvídat a zabránit jim s pečlivým plánováním. Je třeba dbát na správný průběh při celém procesu specifikace a instalace zařízení RH. Pokud si nejste jisti, kontaktujte výrobce zařízení a požádejte o radu zkušeného odborníka.

Jim Tennermann / Regionální manažer trhu / Vaisala / Boston, MA, USA

obrázek: Pečlivé umístění senzorů vlhkosti vede k přesným měřením a spolehlivému dlouhodobému výkonu.