Il diavolo è nei dettagli!

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Misurazione dell'umidità nelle camere bianche

Considerazioni sulla selezione e l'uso di apparecchiature appropriate per la misurazione dell'umidità nelle camere bianche.

Ogni camera bianca ha specifiche per il controllo ambientale che definiscono limiti superiori e inferiori per la temperatura e l'umidità relativa (UR). Creare e mantenere queste condizioni nella camera bianca non è un'impresa da poco, e ciò deve essere realizzato controllando anche pressione, flusso e contaminazione.

I dispositivi utilizzati per misurare l'UR (varie volte chiamati sensori, trasmettitori o strumenti) svolgono un ruolo marginale nell'immagine complessiva, ma problemi con questi dispositivi possono causare notevoli grattacapi agli operatori delle camere bianche. Di seguito alcune osservazioni che potrebbero essere rilevanti per chiunque nel settore delle camere bianche abbia avuto difficoltà con problemi di umidità.

Identificare la posizione corretta di installazione

L'umidità relativa è un parametro dipendente dalla temperatura. Questo ha implicazioni per la collocazione e i dettagli di installazione degli strumenti di UR. Ad esempio, se uno strumento con una sonda in acciaio inossidabile da 200 mm viene installato con solo 50 mm della sonda nell'aria di processo, gli altri 150 mm della sonda possono fungere da dissipatore o fonte di calore, a seconda dell'ambiente circostante.

Anche in progetti di sonde accuratamente eseguiti, ciò può modificare la temperatura dell'elemento sensibile all'umidità e introdurre un errore di misurazione dell'UR che varierà con la differenza tra la temperatura dell'aria di processo e l'ambiente circostante la parte esposta della sonda. Questo sembra improbabile? È facilmente misurabile in un ambiente di laboratorio.

Il riscaldamento locale può anche causare problemi per gli strumenti di UR montati a parete, quindi bisogna fare attenzione a posizionare i dispositivi lontano da apparecchiature o dispositivi che generano calore. Un buon flusso d'aria nella camera bianca di solito minimizza i problemi di calore convettivo, ma apparecchiature calde o calde irradiano calore, creando la possibilità di una discrepanza di temperatura e di conseguente errore di misurazione. Inoltre, quando si specificano strumenti di UR per installazioni a parete, considerare che qualsiasi dispositivo alimentato in loop con uscita 4-20 mA dissiperà necessariamente un po' di energia sotto forma di calore.

Incredibilmente, alcuni dispositivi di UR montati a parete, contenuti in involucri attraenti, si riscaldano di alcuni gradi, causando errori di misurazione significativi. Evitare questa possibilità specificando dispositivi di UR con sonde corte che isolano l'elemento sensibile all'umidità dall'elettronica dello strumento. Questo sembra improbabile? Di nuovo, è facilmente misurabile in un ambiente di laboratorio.

Mentre pensiamo alle posizioni di installazione, torniamo ai sensori nei condotti e al tema dell'umidificazione e della deumidificazione. I sensori di umidità non devono mai essere bagnati. Devono essere collocati abbastanza a valle dai coil di raffreddamento in modo che siano improbabili influenze da goccioline d'acqua entranti. Lo stesso vale per gli elementi di iniezione di vapore o di umidificazione ultrasonica.

In pratica, molti sonde di UR sono dotate di filtri che eliminano errori catastrofici proteggendo l'elemento sensibile dall'acqua. Tuttavia, l'acqua può accumularsi sulla superficie o all’interno del filtro, creando un microclima intorno al sensore che provoca errori di misurazione. Questo sembra improbabile? Anche questo è facilmente misurabile in un ambiente di laboratorio.

In tutti gli scenari sopra descritti, gli errori di misurazione sono indotti da fattori sottili che possono comparire e scomparire, cambiare nel tempo o verificarsi solo stagionalmente. Queste situazioni sono tra le più difficili da risolvere. Se gli errori sono abbastanza grandi da creare condizioni fuori specifica, attiveranno chiamate di assistenza, richieste di calibrazione e sostituzioni di apparecchiature, rendendo questi errori anche costosi. È meglio prevenire questi problemi già nella fase di progettazione e specifica.

Prestare attenzione alla stabilità a lungo termine

Ora siamo pronti a prevenire i problemi, quindi usciamo dalla camera bianca e ci spostiamo al processo di specifica degli strumenti. È un buon momento per riflettere sulle specifiche di accuratezza dei vari strumenti disponibili all'acquisto. I prezzi degli strumenti variano in base all'accuratezza, e quest'ultima sembra essere una caratteristica importante di uno strumento di UR.

Le specifiche di accuratezza devono essere decisive nella scelta di uno strumento di UR? Non necessariamente. I produttori di strumenti si concentrano su questi numeri e talvolta fanno affermazioni sulle prestazioni che possono essere fuorvianti. Questo è tecnicamente consentito perché “accuratezza” è un termine qualitativo nella scienza della misurazione. Una vera comprensione delle prestazioni dello strumento richiede una certa conoscenza della scienza della misurazione e del concetto di incertezza di misura. Questi argomenti possono essere esplorati sul web (National Conference of Standards Laboratories, www.ncsli.org), ma ci discostiamo, perché c’è un fattore di performance molto più importante dell’accuratezza.

La stabilità a lungo termine è facilmente la caratteristica di prestazione più importante di uno strumento di UR. È la capacità dello strumento di effettuare misurazioni “accurate” in modo coerente nel tempo. Le aziende affidabili conducono test a lungo termine per caratterizzare i propri dispositivi. Esamina i risultati di questi test per capire le prestazioni di base, ma sii consapevole che le prestazioni nel tuo ambiente di camera bianca potrebbero essere diverse. La minaccia più significativa alla stabilità a lungo termine di uno strumento di UR in una camera bianca è la presenza di vapori di sostanze chimiche usate nei processi di camera bianca. Alcuni dispositivi di UR sono dotati di caratteristiche per minimizzare l’effetto delle sostanze chimiche. Chiedi ai produttori di questi dispositivi se questa è una preoccupazione nel tuo impianto.

Molti problemi di misurazione dell’umidità in una camera bianca possono essere anticipati e prevenuti con una pianificazione accurata. È importante prestare attenzione durante tutto il processo di specifica e installazione degli strumenti di UR. In caso di dubbi, contatta il produttore dello strumento e cerca consulenza da esperti.

Jim Tennermann / Responsabile Mercato Regionale / Vaisala / Boston, MA, USA

immagine: La collocazione accurata dei sensori di umidità garantisce misurazioni precise e prestazioni affidabili nel tempo.