¡El diablo está en los detalles!

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Medición de humedad en salas limpias

Opiniones sobre la selección y uso de equipos adecuados para la medición de humedad en salas limpias.

Cada sala limpia tiene especificaciones para el control ambiental que definen límites superiores e inferiores para la temperatura y la humedad relativa (HR). Crear y mantener estas condiciones en la sala limpia no es tarea sencilla, y esto debe lograrse además controlando la presión, el flujo y la contaminación.

Los dispositivos utilizados para medir la HR (a los que se hace referencia como sensores, transmisores o instrumentos) juegan un papel pequeño en el panorama general, pero los problemas con estos dispositivos pueden causar dolores de cabeza significativos para los operadores de salas limpias. A continuación, se presentan algunas observaciones que pueden ser relevantes para cualquier miembro de la comunidad de salas limpias que haya tenido dificultades con problemas de humedad.

Identificar la ubicación correcta de instalación

La humedad relativa es un parámetro dependiente de la temperatura. Esto tiene implicaciones para la colocación y los detalles de instalación de los instrumentos de HR. Por ejemplo, si un instrumento con una sonda de acero inoxidable de 200 mm se instala con solo 50 mm de la sonda en el aire del proceso, los otros 150 mm de la sonda pueden actuar como un disipador o fuente de calor, dependiendo del entorno que lo rodea.

Incluso en diseños de sondas cuidadosamente ejecutados, esto puede cambiar la temperatura del elemento sensorial de humedad y generar un error en la medición de HR que variará con la diferencia entre la temperatura del aire del proceso y el entorno que rodea la parte expuesta de la sonda. ¿Esto suena poco plausible? Es fácilmente medible en un entorno de laboratorio.

El calentamiento local también puede causar problemas en los instrumentos de HR montados en la pared, por lo que se debe tener cuidado al ubicar los dispositivos lejos de cualquier equipo o aparato que genere calor. Un buen flujo de aire en la sala limpia generalmente minimiza los problemas de calor por convección, pero los equipos cálidos o calientes irradiarán calor, creando la posibilidad de una discrepancia de temperatura y un error de medición correspondiente. Además, al especificar instrumentos de HR para instalaciones en pared, considere que cualquier dispositivo alimentado por un bucle con salida de 4 a 20 mA disipará necesariamente algo de energía en forma de calor.

Increíblemente, algunos dispositivos de HR montados en la pared en carcasas atractivas se auto-calientan en varios grados, causando errores de medición significativos. Evite esta posibilidad especificando dispositivos de HR con sondas cortas que aíslen el elemento sensorial de humedad de la electrónica del instrumento. ¿Esto suena poco plausible? Nuevamente, esto es fácilmente medible en un entorno de laboratorio.

Mientras pensamos en ubicaciones de instalación, volvamos a los sensores en conductos por un momento y al tema de humidificación y deshumidificación. Los sensores de humedad nunca deben mojarse. Deben colocarse lo suficientemente lejos de las bobinas de enfriamiento para que no se vean afectados por gotas de agua en suspensión. Lo mismo aplica para elementos de humidificación por vapor o ultrasónicos.

En la práctica, muchos sondas de HR están equipadas con filtros que eliminan errores catastróficos protegiendo el elemento sensorial del agua. Sin embargo, el agua puede acumularse en o en el material del filtro, creando un microclima alrededor del sensor que resulta en errores de medición. ¿Esto suena poco plausible? También esto se mide fácilmente en un entorno de laboratorio.

En todos los escenarios descritos anteriormente, los errores de medición son inducidos por factores sutiles que pueden aparecer y desaparecer, cambiar con el tiempo o ocurrir solo en ciertas temporadas. Estas situaciones son de las más difíciles de solucionar. Si los errores son lo suficientemente grandes como para crear condiciones fuera de las especificaciones, provocarán llamadas de servicio, solicitudes de calibración y reemplazo de equipos, por lo que estos errores también son costosos. Es mejor prevenir estos problemas en los procesos de diseño y especificación.

Prestar atención a la estabilidad a largo plazo

Ahora estamos listos para prevenir problemas, por lo que pasaremos fuera de la sala limpia y hacia el proceso de especificación del instrumento. Es un buen momento para pensar en las especificaciones de precisión de los diversos instrumentos disponibles para compra. Los precios de los instrumentos varían con la precisión, y la precisión parece ser una característica importante de un instrumento de HR.

¿Deben ser decisivas las especificaciones de precisión al especificar un instrumento de HR? No necesariamente. Los fabricantes de instrumentos se enfocan en estos números y a veces hacen afirmaciones de rendimiento que pueden ser engañosas. Esto es técnicamente permitido porque la “precisión” es un término cualitativo en la ciencia de medición. Una comprensión real del rendimiento del instrumento requiere conocimientos de ciencia de medición y del concepto de incertidumbre en medición. Estos temas se pueden explorar en la web (Conferencia Nacional de Laboratorios de Normas, www.ncsli.org), pero nos desviamos, porque hay un factor de rendimiento que es mucho más importante que la precisión.

La estabilidad a largo plazo es fácilmente la característica de rendimiento más importante de un instrumento de HR. Es la capacidad del instrumento para realizar mediciones “precisas” de manera consistente durante un largo período de tiempo. Las empresas reputadas realizarán pruebas a largo plazo para caracterizar sus propios dispositivos. Revisa los resultados de estas pruebas para entender el rendimiento base, pero ten en cuenta que el rendimiento en tu sala limpia puede ser diferente. La amenaza más significativa para la estabilidad a largo plazo de un instrumento de HR en una sala limpia es la presencia de vapores de productos químicos utilizados en los procesos de la sala limpia. Algunos dispositivos de HR están equipados con funciones para minimizar el efecto de los productos químicos. Pregunta a los fabricantes sobre estas funciones si este tema es una preocupación en tu instalación.

Muchos problemas de medición de humedad en una sala limpia pueden anticiparse y prevenirse con una planificación cuidadosa. Se debe tener cuidado durante todo el proceso de especificación e instalación del instrumento de HR. Cuando tengas dudas, contacta a tu fabricante y busca asesoramiento de expertos.

Jim Tennermann / Gerente de Mercado Regional / Vaisala / Boston, MA, EE. UU.

imagen: La colocación cuidadosa de los sensores de humedad resulta en mediciones precisas y un rendimiento confiable a largo plazo.