Le diable est dans les détails !

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Mesure de l'humidité en salles blanches

Réflexions sur la sélection et l'utilisation d'équipements de mesure de l'humidité appropriés pour les salles blanches.

Chaque salle blanche possède des spécifications pour le contrôle environnemental qui définissent des limites supérieures et inférieures pour la température et l'humidité relative (HR). Créer et maintenir ces conditions dans la salle blanche n'est pas une mince affaire, et cela doit être réalisé tout en contrôlant également la pression, le débit et la contamination.

Les dispositifs utilisés pour mesurer l'HR (désignés de diverses manières comme capteurs, transmetteurs ou instruments) jouent un rôle mineur dans l'ensemble, mais des problèmes avec ces appareils peuvent causer de sérieux tracas aux opérateurs de salles blanches. Ce qui suit sont quelques observations susceptibles d'être pertinentes pour toute personne dans la communauté des salles blanches ayant rencontré des problèmes d'humidité.

Identifier le bon emplacement d'installation

L'humidité relative est un paramètre dépendant de la température. Cela a des implications pour le placement et les détails d'installation des instruments HR. Par exemple, si un instrument avec une sonde en acier inoxydable de 200 mm est installé avec seulement 50 mm de la sonde dans l'air du processus, les 150 mm restants de la sonde peuvent servir de dissipateur ou de source de chaleur, selon l'environnement qui l'entoure.

Même dans des conceptions de sondes soigneusement réalisées, cela peut modifier la température de l'élément sensible à l'humidité et introduire une erreur de mesure de l'HR qui variera en fonction de la différence entre la température de l'air du processus et l'environnement entourant la partie exposée de la sonde. Cela vous paraît-il invraisemblable ? C'est facilement mesurable en laboratoire.

Le chauffage local peut également poser problème pour les instruments HR muraux, il faut donc veiller à placer les appareils à distance de tout équipement ou appareil générant de la chaleur. Une bonne circulation de l'air dans la salle blanche minimise généralement les problèmes de chaleur convective, mais un équipement chaud ou chaud rayonnant émettra de la chaleur, créant la possibilité d'une différence de température et d'une erreur de mesure correspondante. De plus, lors de la spécification d'instruments HR pour une installation murale, il faut considérer que tout dispositif alimenté par boucle avec une sortie 4-20 mA dissipera nécessairement une certaine puissance sous forme de chaleur.

De manière étonnante, certains dispositifs HR muraux logés dans des boîtiers attrayants se chauffent eux-mêmes de plusieurs degrés, provoquant une erreur de mesure importante. Évitez cette possibilité en spécifiant des dispositifs HR avec des sondes courtes qui isolent l'élément sensible à l'humidité de l'électronique de l'instrument. Cela vous paraît-il invraisemblable ? Encore une fois, c'est facilement mesurable en laboratoire.

En pensant à l'emplacement d'installation, revenons brièvement aux capteurs de conduits et au sujet de l'humidification et de la déshumidification. Les capteurs d'humidité ne doivent jamais être mouillés. Ils doivent être placés suffisamment en aval des serpentins de refroidissement pour ne pas être impactés par des gouttelettes d'eau en suspension. Il en va de même pour les éléments d'injection de vapeur ou d'humidification ultrasonique.

En pratique, de nombreux sondes HR sont équipées de filtres qui évitent des erreurs catastrophiques en protégeant l'élément sensible de l'eau. Cependant, de l'eau peut s'accumuler sur ou dans le matériau du filtre, créant un microclimat autour du capteur qui entraîne une erreur de mesure. Cela vous paraît-il invraisemblable ? Là encore, c'est facilement mesurable en laboratoire.

Dans tous les scénarios décrits ci-dessus, les erreurs de mesure sont induites par des facteurs subtils qui peuvent apparaître et disparaître, changer avec le temps ou se produire uniquement saisonnièrement. Ces situations sont parmi les plus difficiles à diagnostiquer. Si les erreurs sont suffisamment importantes pour créer des conditions hors spécifications, elles entraîneront des appels de service, des demandes de calibration et le remplacement de l'équipement, ce qui est coûteux. Il est donc préférable de prévenir ces problèmes lors de la conception et de la spécification.

Prêter attention à la stabilité à long terme

Nous sommes maintenant prêts à prévenir les problèmes, nous allons sortir de la salle blanche et remonter en amont dans le processus de spécification des instruments. C'est un bon moment pour réfléchir aux spécifications de précision des différents instruments disponibles à l'achat. Le prix des instruments varie en fonction de leur précision, et la précision semble être une caractéristique importante d'un instrument HR.

Les spécifications de précision doivent-elles être décisives lors de la sélection d'un instrument HR ? Pas nécessairement. Les fabricants d'instruments se concentrent sur ces chiffres et font parfois des affirmations de performance qui peuvent être trompeuses. Cela est techniquement autorisé car la « précision » est un terme qualitatif en science de la mesure. Une compréhension réelle de la performance de l'instrument nécessite quelques connaissances en science de la mesure et en incertitude de mesure. Ces sujets peuvent être explorés sur le web (Conférence nationale des laboratoires de référence, www.ncsli.org), mais nous nous égarons, car il existe un facteur de performance bien plus important que la précision.

La stabilité à long terme est de loin la caractéristique de performance la plus importante d'un instrument HR. C'est la capacité de l'instrument à effectuer des mesures « précises » de manière cohérente sur une longue période. Des entreprises réputées réalisent des tests à long terme pour caractériser leurs propres appareils. Examinez les résultats de ces tests pour comprendre la performance de référence, mais soyez conscient que la performance dans votre salle blanche peut être différente. La menace la plus importante pour la stabilité à long terme d'un instrument HR dans une salle blanche est la présence de vapeurs de produits chimiques utilisés dans les processus de salle blanche. Certains dispositifs HR sont équipés de fonctionnalités pour minimiser l'effet des produits chimiques. Demandez aux fabricants d'instruments si ces fonctionnalités existent si cette problématique est une préoccupation dans votre établissement.

De nombreux problèmes de mesure de l'humidité en salle blanche peuvent être anticipés et évités grâce à une planification réfléchie. Il faut faire preuve de prudence tout au long du processus de spécification et d'installation des instruments HR. En cas de doute, contactez votre fabricant d'instruments et demandez conseil à des experts.

Jim Tennermann / Responsable régional du marché / Vaisala / Boston, MA, USA

photo : Un placement soigneux des capteurs d'humidité permet d'obtenir des mesures précises et une performance fiable à long terme.