Cos'è il punto di rugiada dell'acqua e perché è importante per l'industria?

L'NPL definisce il punto di rugiada come:

'La temperatura alla quale si forma la rugiada, o la condensazione, quando si raffredda un gas. Quando il condensato è ghiaccio, questo è conosciuto come il punto di gelo"

È un parametro comune in meteorologia, da cui il nome 'punto di rugiada', ma in questo articolo vedremo perché è importante per un'ampia varietà di processi industriali. (Se volete scoprire le applicazioni meteorologiche per le misure del punto di rugiada, qui c'è una breve spiegazione del Met Office del Regno Unito.)

A differenza di altre variabili di processo come la temperatura, la pressione e il flusso, l'umidità ha due caratteristiche uniche:

• È difficile da misurare con precisione, poiché l'umidità è direttamente influenzata dalla temperatura e dalla pressione
• L'umidità di processo è spesso un contaminante e può danneggiare gravemente i processi, le attrezzature e ridurre la qualità del prodotto.

L'igrometria è la misurazione del contenuto di umidità dei gas, e un igrometro rileva, misura ed emette o visualizza l'umidità relativa o assoluta nel gas. Oltre al termine 'igrometro' può essere chiamato anche un:

• Analizzatore di umidità
• Sensore di umidità
• Misuratore del punto di rugiada
• Monitoraggio del punto di rugiada
• Rilevatore di umidità, ecc.

Quali sono le differenze tra umidità, punto di rugiada e umidità relativa?

L'umidità è semplicemente l'umidità dissolta in un gas. C'è sempre un livello di umidità nell'aria intorno a noi, ma quando si tratta di processi industriali, i livelli di umidità spesso devono essere controllati.

L'umidità relativa è una misura dell'umidità in termini di punto di saturazione. Come per i solidi che si sciolgono in un liquido, un gas può trattenere solo una certa quantità di umidità dissolta prima che inizi a condensare di nuovo in fase liquida. Il punto di saturazione varia a seconda della temperatura del gas e della pressione, con temperature più alte e pressioni più basse che permettono di trattenere più umidità nel gas come umidità. Se la temperatura si abbassa o la pressione aumenta, il punto di saturazione cambia e anche la %rh aumenterà.

La %rh è una misura di quanto vicino al punto di saturazione è l'umidità nel gas.

Il contenuto di umidità è un parametro importante anche per molti processi. A differenza dell'umidità relativa o del punto di rugiada, il contenuto di umidità non cambia con la pressione o la temperatura: è una misura delle molecole effettive di acqua nel gas.

È indicato come parti per milione in volume (PPM_V)

Il punto di rugiada è un'altra misura variabile dell'umidità. Invece di guardare la capacità del gas di trattenere l'umidità, il punto di rugiada misura la temperatura alla quale l'umidità liquida inizierà a condensarsi. Come per l'umidità relativa, la temperatura del punto di rugiada dipende dalla pressione del gas misurato.

È indicato come punto di rugiada °C, punto di gelo °C o °C_td

Ognuno di questi parametri fornisce agli operatori un beneficio leggermente diverso. Poiché il punto di rugiada è una misura della temperatura alla quale l'umidità liquida si condensa, è di maggior beneficio nelle applicazioni in cui gli operatori hanno bisogno di evitare la condensazione dell'umidità - per esempio nelle tubazioni dove le temperature ambientali possono scendere sotto lo zero. Assicurarsi che la temperatura del punto di rugiada del gas sia al di sotto della temperatura ambiente più bassa possibile significa che non si condensa l'umidità liquida e non ci sarà il rischio di blocchi dovuti al ghiaccio.

Il punto di rugiada è anche un parametro comune per il monitoraggio del rendimento degli essiccatori industriali e può anche essere stipulato nei regolamenti di qualità.

Qual è il modo migliore per misurare il punto di rugiada in un processo industriale?

Ci sono molte opzioni disponibili agli operatori per misurare il punto di rugiada nei processi industriali - la scelta finale dipende dall'applicazione specifica e spesso dal budget:

• I trasmettitori del punto di rugiada sono piccoli e convenienti e adatti a una vasta gamma di applicazioni sicure e pericolose.
• Gli igrometri Dew-Point portatili sono più adatti per scopi di test e verifica. Possono essere utilizzati per controllare le letture degli analizzatori di umidità online e anche per fare controlli a campione in diversi punti di un processo, ad esempio per identificare la posizione delle perdite.
• Gli analizzatori di umidità di processo sono spesso, ma non sempre, sistemi approvati per aree pericolose che includono il trattamento dei campioni e un analizzatore di umidità. Questi sono spesso progettati per l'uso in raffinerie o impianti di lavorazione del gas naturale.
• Igrometri a specchio raffreddato misurano l'effettiva formazione di condensa su una superficie a temperatura controllata. Offrono un'eccellente precisione con una deriva molto ridotta - anche se spesso vengono utilizzati come riferimenti di laboratorio, molti modelli sono adatti al monitoraggio dei processi industriali come la produzione di semiconduttori o i processi metallurgici.

Quali sono i vantaggi della misurazione del punto di rugiada in un processo?

L'umidità può penetrare praticamente in qualsiasi superficie, rendere inutili i risultati dei test, provocare una scarsa qualità del prodotto, causare la corrosione dei tubi, portare alla formazione di ghiaccio a basse temperature, causare l'usura prematura e il guasto delle attrezzature, nonché reagire con altri prodotti chimici e gas.

Il monitoraggio del punto di rugiada in un gas di processo offre i seguenti vantaggi:

Sicurezza del processo e protezione delle attrezzature

L'eccesso di umidità nelle tubazioni può causare corrosione e ridurre l'integrità delle attrezzature e possibili perdite o addirittura esplosioni. In condizioni di freddo, il ghiaccio può formarsi e bloccare i tubi. Il controllo dell'umidità riduce la necessità di manutenzione non programmata e protegge il personale.

Qualità

L'umidità ha un effetto dannoso su molti prodotti finali. Nella metallurgia, il livello di umidità in un forno deve essere attentamente controllato per evitare prodotti deboli, mentre nella produzione farmaceutica le polveri devono essere mantenute asciutte per evitare la formazione di grumi. Una bassa umidità è necessaria nelle raffinerie per evitare reazioni chimiche indesiderate.

Risparmiare energia

Il costo più alto per molti processi è il calore necessario per gli essiccatori. Il monitoraggio del rendimento degli essiccatori assicura che il ciclo possa essere fermato non appena il ciclo di essiccazione è completo.

Rispettare i regolamenti

Molti organismi industriali globali concordano standard internazionali di qualità, che spesso includono livelli di umidità o di punto di rugiada. Un esempio è rappresentato dagli standard EASEE per la qualità del gas naturale.

Consiglio degli esperti per la vostra applicazione

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