Medición de la humedad y otras impurezas traza en gases de pureza ultraalta y gases especiales

Muchas aplicaciones requieren gases inertes de muy alta pureza para cubrir sustancias químicas peligrosas o como atmósferas protectoras. Las industrias electrónica y de semiconductores utilizan gases especiales de pureza ultraalta como parte del proceso de producción. Para cada una de estas aplicaciones, hay varios contaminantes que deben controlarse en el punto de producción, durante el transporte y el almacenamiento así como en el punto de uso. Ofrecemos una gama completa de sensores, instrumentos y sistemas completos de análisis capaces de detectar todas las trazas de impurezas en gases hasta niveles de partes por billón.

Ofrecemos las siguientes magnitudes de medición:

Humedad residual

La humedad es el contaminante más común que debe eliminarse, pero, dado que es tan frecuente en la atmósfera, el simple secado del gas durante la fabricación no siempre es suficiente. El gas de pureza ultraalta también debe someterse a controles de trazas de humedad tras el almacenamiento y el tiempo de inactividad de los equipos, así como periódicamente en distintos puntos del proceso para garantizar que la humedad no haya vuelto a introducirse.

Oxígeno en trazas

La presencia de oxígeno en trazas en el gas suele ser un buen indicador de fugas en el sistema. En el caso del nitrógeno y el argón de pureza ultraalta, pueden quedar pequeñas trazas de O2 tras el proceso criogénico de separación de aire.

Trazas de gases e impurezas de hidrocarburos

En gases especiales complejos, a menudo es necesario detectar trazas de varios contaminantes que van desde trazas de gases (por ejemplo, oxígeno, nitrógeno, helio) hasta trazas de aceite y otros hidrocarburos. El O2, N2 y Ar UHP también pueden estar contaminados con trazas de hidrocarburos tras su procesamiento y almacenamiento.

Este artículo describe las soluciones disponibles para garantizar la calidad de los gases UHP y analiza las mejores prácticas para el muestreo.

¿Qué grado de pureza tiene el «gas puro»?

La pureza requerida de los gases varía según la aplicación. En la tabla siguiente hemos enumerado algunos grados de pureza típicos de los gases según su aplicación:

Tipo de gas	Pureza	Contenido máximo de humedad
CO₂ de grado refrigerante R744	99,9 %	< 10 ppm
Aire sintético	99,99 %	≤ 5 ppm
Nitrógeno de alta pureza	99,999 %	≤ 3 ppm
Argon de alta pureza	99,9995 %	≤ 0,5 ppm
Neón	99,996 %	<1 ppm
Criptón	99,999 %	<3 ppm
Xenón	99,9995 %	<0,1 ppm
Oxígeno	99,98 %	< 5 ppm
Hidrógeno	99,999 %	< 1 ppm
Helio	99,999 %	<5 ppm
Octafluorociclobutano (C4F8)	99,999 %	1 ppm
Difluorometano (CH2F2)	99,995 %	2 ppm
Tetrafluorometano	99,999 %	1 ppm

Tecnologías adecuadas de detección de humedad

No todos los sensores de humedad son capaces de medir trazas de humedad hasta los niveles muy bajos de partes por mil millones necesarios para la calidad de los gases UHP. Somos únicos en nuestra oferta de una gama de tecnologías de medición de trazas de humedad que se adaptan a las necesidades de diversas aplicaciones y presupuestos.

Tecnología	Ventajas	¿Es adecuado para mí?
Sensor de humedad de óxido metálico cerámico	Nuestros sensores se han desarrollado especialmente para estas aplicaciones de alta pureza y proporcionan mediciones de hasta partes por mil millones. Tecnología de medición probada históricamente con la ventaja de ser fácil de instalar y mantener. Muy rentable.	Estos pequeños sensores son fáciles de instalar y mantener, lo que los convierte en una opción rentable. La instalación típica se realiza en los suministros de gas de alimentación UHP para herramientas de fabricación.
Espejo refrigerado	Proporciona mediciones fundamentales y de alta precisión del punto de rocío con una deriva mínima. Capaz de proporcionar lecturas del contenido de humedad de hasta partes por mil millones.	Para mediciones del punto de rocío, los higrómetros de espejo enfriado ofrecen la mayor precisión y fiabilidad. Al tratarse de un producto de alta gama, los fabricantes de gas suelen utilizarlos como estándar durante la producción para el control de calidad.
Microbalanza de cristal de cuarzo	Proporciona mediciones rápidas y precisas del contenido de humedad hasta 100 ppbV.	Otro producto de alta gama, los analizadores QCM requieren un mantenimiento mínimo. Si el interés principal es el contenido de humedad en lugar de la temperatura del punto de rocío, entonces la tecnología QCM es una buena opción.

Instrumentos recomendados para la medición de humedad en gases de ultra alta pureza:

Transmisor de humedad traza Michell Pura

Un higrómetro robusto y autónomo para medir trazas de humedad en gases de pureza ultraalta. Fácil de instalar y mantener, Pura forma parte de nuestro programa de intercambio de sensores.

Más información sobre Pura.

Higrómetro de espejo refrigerado de alta precisión Michell S8000 RS

Proporciona mediciones altamente precisas y repetibles del punto de escarcha hasta –90 °C con una deriva mínima. Se utiliza a menudo en la fabricación de semiconductores, donde es esencial un control preciso de la humedad.

Más información sobre el S8000 RS.

Nuevo higrómetro de alta precisión y bajo punto de rocío Michell S8000 –100

La última incorporación a la gama S8000 tiene la capacidad de medir puntos de escarcha hasta –100 °C, sin necesidad de refrigeración externa.

Más información sobre el S8000 -100

Analizador de humedad de trazas con autocalibración Michell QMA401

Gracias a los últimos avances en tecnología de microbalanza de cristal de cuarzo, el QMA401 mide el contenido de humedad de 0,1 ppmV a 2000 ppmV con una respuesta rápida tanto en transiciones de seco a húmedo como de húmedo a seco. Requiere un mantenimiento mínimo y ofrece un bajo coste de vida útil.

Más información sobre el QMA401.

Tecnologías adecuadas de detección de oxígeno

Tecnología	Ventajas	¿Es adecuado para mí?
Electroquímicos galvánicos	Estos sensores son pequeños, fáciles de usar e instalar, y muy rentables. Entre sus principales ventajas se incluyen el bajo consumo energético y la posibilidad de utilizar aire como gas de calibración. Ofrecen mediciones precisas de trazas de oxígeno entre 0 y 10 ppm.	Los sensores electroquímicos son resistentes a los productos químicos y pueden utilizarse cuando hay trazas de hidrocarburos presentes.
Óxido de circonio	Estos sensores de estado sólido, que no se agotan, son adecuados para una amplia gama de aplicaciones de trazas de O2. Proporcionan mediciones fiables y estables en el rango de 0 a 10 ppm.	Los sensores no se agotan, con una vida útil de entre 3 y 5 años, lo que reduce el coste de propiedad.

Instrumentos recomendados para mediciones de trazas de oxígeno en gases UHP:

Analizador de oxígeno AII GPR1600 para gases industriales

Basado en los sensores de oxígeno galvánicos de alto rendimiento de AII, el GPR-1600 tiene un límite de detección inferior de 50 ppb de O2. Ofrece una vida útil típica del sensor de unos 24 meses para mantener al mínimo el coste de propiedad y mantenimiento.

Más información sobre el GPR-1600.

Analizador de oxígeno Michell XZR400 para mediciones de pureza de gases

Diseñado para medir trazas de oxígeno en gases inertes como el nitrógeno, el dióxido de carbono, el helio y el argón, el XZR400 cuenta con un sensor de óxido de circonio de respuesta rápida. Con un límite de detección de 100 ppb, es adecuado para una amplia gama de aplicaciones de pureza de gases.

Más información sobre el XZR400

Tecnologías de medición de trazas de impurezas

Tecnología	Ventajas	¿Es adecuado para mí?
Detector de emisión de plasma (PED)	Utilizados junto con sistemas de cromatografía de gases, estos detectores permiten detectar una amplia gama de gases e impurezas traza en concentraciones muy bajas, del orden de partes por mil millones.	La tecnología PED puede configurarse para detectar una amplia gama de impurezas en fondos de Ar o He. El detector debe utilizarse junto con un sistema de cromatografía de gases.
Detector de ionización de llama (FID)	Detecta la concentración de gases de hidrocarburos como parte de un sistema de cromatografía de gases. Es posible alcanzar límites de detección inferiores a partes por millón.	Los FID responden a todos los gases de hidrocarburos, incluido el metano. El detector debe utilizarse como parte de un sistema de cromatografía de gases.

Instrumentos recomendados basados en la tecnología PED y FID:

Cromatógrafo de gases compacto LDetek MultiDetek3 NUEVO

Este cromatógrafo de gases de proceso modular combina la funcionalidad de dos cromatógrafos de gases en uno. Además de ofrecer a los usuarios la opción de utilizar detectores PED, FID y TCD, también se pueden integrar sensores específicos de humedad y oxígeno.

Más información sobre el MultiDetek3

LDetek LD8000 MultiGas para impurezas en He y Ar

El LD8000 MultiGas es un analizador de gases en línea para monitorizar trazas de N2, O2, H2O y CnHm en helio. Esta unidad compacta de 4U ha sido diseñada para cumplir los requisitos de las instalaciones criogénicas de helio en lo que respecta a la medición en línea.

Más información sobre el LD8000 MultiGas

Analizador de trazas de hidrocarburos totales LDetek LD2000

Mediante el uso del FID, el LD2000 ofrece a los usuarios una solución completa para la monitorización de gases a granel de ultra alta pureza (UHP) con el fin de detectar trazas de hidrocarburos. Fácil de instalar y con un tamaño reducido.

Más información sobre el LD2000

Tecnologías de medición de la pureza del gas

Tecnología	Ventajas	¿Es adecuado para mí?
Sensor de conductividad térmica	Esta tecnología se utiliza para medir la pureza del propio gas, en lugar del contenido de humedad. Por ejemplo, oxígeno en nitrógeno o argón en nitrógeno	Elija esta tecnología si su principal preocupación es determinar la pureza del propio gas, en lugar de buscar el contenido de humedad. Los analizadores de conductividad térmica pueden utilizarse para detectar rápidamente fugas de aire en un sistema y suelen emplearse como parte del control de calidad durante la fabricación. Cuanto mayor sea la diferencia entre la conductividad térmica del gas de interés y la de los gases de fondo, menor será el límite de detección.
Detector de conductividad térmica (TCD)	Utilizado junto con un GC de proceso, el TCD permite realizar mediciones desde % hasta ppm en mezclas binarias de gases

¡Recuerde la importancia del muestreo!

El tipo de sensor o analizador es solo una parte de la ecuación cuando se trata de realizar mediciones precisas de humedad u otras impurezas traza en gases de alta pureza: los materiales y componentes del sistema de muestreo desempeñan un papel fundamental. La elección de materiales inadecuados o la falta de unas condiciones de muestreo adecuadas afectarán en gran medida a la fiabilidad de las mediciones.

El control del flujo de gas y la selección de la corriente son especialmente cruciales para cromatógrafos de gases de proceso y analizadores en línea de impurezas traza. LDetek ofrece una amplia selección de trampas, reguladores de presión y purificadores de gas para su uso con sus propios analizadores y otras gamas.

Las preguntas clave que hay que plantearse al especificar un sistema de muestreo son:

¿Cuál es la presión del gas que se va a muestrear?

¿Cómo se gestionará el caudal?

¿Son adecuados para el fin los componentes de manipulación de muestras elegidos?

¿Es necesario devolver la muestra al proceso?

Póngase en contacto con nosotros para obtener asesoramiento experto sobre cómo elegir el sistema de muestreo adecuado.