8 trabocchetti comuni nelle misurazioni dell'umidità

Gli errori e le cattive pratiche possono far variare le misurazioni dell'umidità rispetto alle aspettative e una buona tecnica di campionamento è fondamentale per ottenere risultati accurati e affidabili. Quando si progetta un sistema di campionamento dell'umidità si dovrebbero considerare questi elementi:

1. Permeabilità del materiale
2. Adsorbimento e desorbimento
3. Lunghezza del tubo campione
4. Volumi morti e umidità intrappolata
5. Condizionamento del campione
6. Condensazione e perdite
7. Tubazione e lunghezza del campione
8. Rete di flusso

Ognuno di questi è discusso in dettaglio di seguito.

Permeabilità dei materiali e umidità

Tutti i materiali sono permeabili al vapore acqueo, poiché le molecole d'acqua sono estremamente piccole rispetto alla struttura dei solidi, anche se paragonate alla struttura cristallina dei metalli. Il grafico qui sotto mostra il punto di rugiada all'interno di tubi di diversi materiali quando vengono spurgati con gas molto secco, dove l'esterno del tubo si trova nell'ambiente ambiente circostante.

Molti materiali contengono umidità come parte della loro struttura, in particolare i materiali organici (naturali o sintetici), i sali (o tutto ciò che li contiene) e tutto ciò che ha piccoli pori. È importante assicurarsi che i materiali utilizzati siano adatti all'applicazione.

Se la pressione parziale del vapore acqueo esercitata all'esterno di una linea d'aria compressa è più alta che all'interno, il vapore acqueo atmosferico spingerà naturalmente attraverso il mezzo poroso facendo migrare l'acqua nella linea d'aria pressurizzata. Questo effetto è chiamato traspirazione.

Adsorbimento e Desorbimento

L'adsorbimento è l'adesione di atomi, ioni o molecole di un gas, liquido o solido dissolto alla superficie di un materiale, creando una pellicola. Il tasso di adsorbimento è aumentato a pressioni più alte e a temperature più basse.

Il desorbimento è il rilascio di una sostanza da o attraverso la superficie di un materiale. In condizioni ambientali costanti, una sostanza adsorbita rimarrà su una superficie quasi indefinitamente. Tuttavia, quando la temperatura aumenta, aumenta anche la probabilità che si verifichi il desorbimento.

In termini pratici, al variare della temperatura dell'ambiente, le molecole d'acqua vengono adsorbite e desorbite dalle superfici interne del tubo campione, causando piccole fluttuazioni nel punto di rugiada misurato.

Lunghezza del tubo del campione

Il punto di campionamento dovrebbe essere sempre il più vicino possibile al punto critico di misurazione, al fine di ottenere una misurazione veramente rappresentativa. La lunghezza della linea di campionamento al sensore o allo strumento dovrebbe essere la più breve possibile. I punti di interconnessione e le valvole intrappolano l'umidità, quindi utilizzare la disposizione di campionamento più semplice possibile ridurrà il tempo necessario al sistema di campionamento per asciugarsi quando viene spurgato con gas secco.

Nel corso di una lunga tubazione, l'acqua migrerà inevitabilmente in qualsiasi linea, e gli effetti di adsorbimento e desorbimento diventeranno più evidenti. È chiaro dal grafico mostrato sopra che i materiali migliori per resistere alla traspirazione sono l'acciaio inossidabile e il PTFE.

Volumi morti e umidità intrappolata

I volumi morti (aree che non sono in un percorso di flusso diretto) nelle linee di campionamento, trattengono le molecole d'acqua che vengono lentamente rilasciate nel gas di passaggio; questo si traduce in un aumento dei tempi di spurgo e di risposta, e in letture più umide del previsto. Anche i materiali igroscopici nei filtri, nelle valvole (ad esempio la gomma dei regolatori di pressione) o in qualsiasi altra parte del sistema possono intrappolare l'umidità.

Condizionamento del campione

Il condizionamento del campione è spesso necessario per evitare l'esposizione di componenti di misurazione sensibili a liquidi e altri contaminanti che possono causare danni o influenzare la precisione nel tempo, a seconda della tecnologia di misurazione.

I filtri antiparticolato sono utilizzati per rimuovere lo sporco, la ruggine, le incrostazioni e qualsiasi altro solido che può trovarsi in un flusso di campione. Per la protezione contro i liquidi, dovrebbe essere usato un filtro a coalescenza.

Il filtro a membrana è un'alternativa più costosa ma altamente efficace al filtro a coalescenza. Fornisce protezione dalle goccioline di liquido e può anche fermare completamente il flusso all'analizzatore quando si incontra una grossa goccia di liquido.

Condensazione e perdite

Mantenere la temperatura dei tubi del sistema di campionamento al di sopra del punto di rugiada del campione è vitale per prevenire la condensazione. Qualsiasi condensazione invalida il processo di campionamento in quanto modifica il contenuto di vapore acqueo del gas misurato. Il liquido condensato può alterare l'umidità altrove gocciolando o correndo in altri luoghi dove può ri-evaporare.

Anche l'integrità di tutte le connessioni è una considerazione importante, specialmente quando si campionano punti di rugiada bassi ad una pressione elevata. Se si verifica una piccola perdita in una linea ad alta pressione, il gas fuoriesce, ma i vortici nel punto della perdita e un differenziale di pressione del vapore negativo permettono al vapore acqueo di contaminare il flusso.

Portata

Teoricamente la portata non ha un effetto diretto sul contenuto di umidità misurato, ma in pratica può avere effetti imprevisti sulla velocità di risposta e sulla precisione. La portata ottimale varia a seconda della tecnologia di misurazione e può sempre essere trovata nel manuale dello strumento o del sensore.

Una portata inadeguata può:

• Accentuare gli effetti di adsorbimento e desorbimento sul gas che passa attraverso il sistema di campionamento.
• Permettere a sacche di gas umido di rimanere indisturbate in un sistema di campionamento complesso, che saranno poi gradualmente rilasciate nel flusso del campione.
• Aumentano le possibilità di contaminazione da diffusione posteriore: l'aria ambientale più umida del campione può fluire dallo scarico di nuovo nel sistema. Uno scarico più lungo (a volte chiamato pigtail) può anche aiutare ad alleviare questo problema.
• Rallentare la risposta del sensore ai cambiamenti del contenuto di umidità.

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