Diabeł tkwi w szczegółach!

Diabeł tkwi w szczegółach!

Pomiar wilgotności w pomieszczeniach czystych

Przemyślenia na temat wyboru i użytkowania odpowiedniego sprzętu do pomiaru wilgotności w pomieszczeniach czystych.

Każde pomieszczenie czyste ma specyfikacje dotyczące kontroli środowiska, które określają górne i dolne granice temperatury oraz wilgotności względnej (RH). Tworzenie i utrzymanie tych warunków w pomieszczeniu czystym to nie lada wyzwanie, a musi ono być osiągnięte przy jednoczesnym kontrolowaniu ciśnienia, przepływu i zanieczyszczeń.

Urządzenia używane do pomiaru RH (określane różnie jako czujniki, transmitery lub instrumenty) odgrywają niewielką rolę w całości, ale problemy z tymi urządzeniami mogą powodować poważne kłopoty dla operatorów pomieszczeń czystych. Poniżej przedstawiamy kilka spostrzeżeń, które mogą być istotne dla każdego z społeczności pomieszczeń czystych, który zmagał się z problemami wilgotności.

Zidentyfikuj właściwe miejsce instalacji

Wilgotność względna jest parametrem zależnym od temperatury. Ma to wpływ na rozmieszczenie i szczegóły instalacji urządzeń RH. Na przykład, jeśli urządzenie z sondą ze stali nierdzewnej o długości 200 mm zostanie zainstalowane tak, że tylko 50 mm sondy znajduje się w powietrzu procesowym, pozostałe 150 mm sondy może służyć jako chłodnica lub źródło ciepła, w zależności od otoczenia.

Nawet w starannie wykonanych projektach sond, może to zmienić temperaturę rzeczywistego elementu pomiarowego wilgotności i wprowadzić błąd pomiaru RH, który będzie się różnił w zależności od różnicy między temperaturą powietrza procesowego a otoczeniem, w którym znajduje się odsłonięta część sondy. Czy to brzmi nieprawdopodobnie? Jest to łatwo mierzalne w środowisku laboratoryjnym.

Lokalne nagrzewanie może również powodować problemy dla urządzeń RH zamontowanych na ścianie, dlatego należy uważać, aby umieścić je z dala od urządzeń lub aparatów generujących ciepło. Dobry przepływ powietrza w pomieszczeniu czystym zwykle minimalizuje problemy z konwekcyjnym nagrzewaniem, ale ciepłe lub gorące urządzenia będą emitować ciepło, co może powodować różnicę temperatur i związany z tym błąd pomiaru. Ponadto, podczas określania parametrów urządzeń RH do instalacji na ścianie, należy pamiętać, że każde urządzenie z zasilaniem pętlowym i wyjściem 4–20 mA będzie koniecznie wydzielać pewną ilość ciepła.

Niesamowite jest, że niektóre urządzenia RH zamontowane na ścianie w atrakcyjnych obudowach same się nagrzewają o kilka stopni, powodując istotny błąd pomiaru. Całkowicie unikaj takiej sytuacji, wybierając urządzenia RH z krótkimi sondami, które izolują element pomiaru wilgotności od elektroniki urządzenia. Czy to brzmi nieprawdopodobnie? Ponownie, jest to łatwo mierzalne w środowisku laboratoryjnym.

Podczas rozważania lokalizacji instalacji, wróćmy na chwilę do czujników kanałowych i tematu nawilżania oraz odwilżania. Czujniki wilgotności nigdy nie powinny się zamoczyć. Powinny być umieszczone wystarczająco daleko za chłodnicami, aby nie były narażone na działanie kropli wody. To samo dotyczy elementów wtrysku pary lub ultradźwiękowego nawilżania.

W praktyce wiele sond RH jest wyposażonych w filtry, które zapobiegają katastrofalnym błędom poprzez ochronę elementu pomiarowego przed wodą. Jednak woda może gromadzić się na lub w filtrze, tworząc mikroklimat wokół czujnika, co skutkuje błędem pomiaru. Czy to brzmi nieprawdopodobnie? Również to jest łatwo mierzalne w środowisku laboratoryjnym.

We wszystkich opisanych scenariuszach błędy pomiarowe są wywoływane przez subtelne czynniki, które mogą się pojawiać i znikać, zmieniać z czasem lub występować sezonowo. Te sytuacje są jednymi z najtrudniejszych do rozwiązywania. Jeśli błędy są na tyle duże, że powodują warunki wykraczające poza specyfikacje, wywołają one konieczność wezwania serwisu, kalibracji lub wymiany sprzętu, a zatem są również kosztowne. Najlepiej jest zapobiegać tym problemom już na etapie projektowania i doboru specyfikacji.

Zwróć uwagę na długoterminową stabilność

Teraz jesteśmy gotowi, aby zapobiegać problemom, więc wyjdźmy z pomieszczenia czystego i przejdźmy do procesu specyfikacji urządzeń. To dobry moment, aby pomyśleć o dokładności różnych dostępnych urządzeń. Ceny urządzeń różnią się w zależności od dokładności, a dokładność wydaje się być jednym z najważniejszych parametrów urządzenia RH.

Czy specyfikacje dotyczące dokładności powinny decydować przy wyborze urządzenia RH? Nie koniecznie. Producent skupia się na tych liczbach i czasami składa obietnice dotyczące wydajności, które mogą być mylące. Jest to technicznie dopuszczalne, ponieważ „dokładność” jest terminem jakościowym w nauce pomiaru. Prawdziwe zrozumienie wydajności urządzenia wymaga pewnej wiedzy z zakresu nauki pomiaru i pojęcia niepewności pomiaru. Tematy te można zgłębiać w internecie (Narodowa Konferencja Laboratoriów Standaryzacyjnych, www.ncsli.org), ale odchodzimy od tematu, ponieważ istnieje czynnik wydajności, który jest znacznie ważniejszy od dokładności.

Długoterminowa stabilność jest najważniejszą cechą wydajności urządzenia RH. To zdolność urządzenia do wykonywania „dokładnych” pomiarów konsekwentnie przez długi czas. Renomowane firmy przeprowadzają długoterminowe testy, aby scharakteryzować własne urządzenia. Przeglądaj wyniki tych testów, aby zrozumieć podstawową wydajność, ale pamiętaj, że w Twoim pomieszczeniu czystym może ona się różnić. Największym zagrożeniem dla długoterminowej stabilności urządzenia RH w pomieszczeniu czystym jest obecność oparów z chemikaliów używanych w procesach czystych pomieszczeń. Niektóre urządzenia RH są wyposażone w funkcje minimalizujące wpływ chemikaliów. Zapytaj producentów o te funkcje, jeśli jest to istotne w Twoim zakładzie.

Wiele problemów z pomiarem wilgotności w pomieszczeniu czystym można przewidzieć i zapobiec dzięki przemyślanemu planowaniu. Należy zachować ostrożność na każdym etapie specyfikacji i instalacji urządzeń RH. W razie wątpliwości skontaktuj się z producentem urządzenia i skorzystaj z doświadczonego doradztwa.

Jim Tennermann / Regionalny Menedżer Rynku / Vaisala / Boston, MA, USA

zdjęcie: Staranna lokalizacja czujników wilgotności zapewnia dokładne pomiary i niezawodną długoterminową wydajność.