Importância da medição de umidade em câmaras ambientais

measuring humidity in chambers

Por que o controle de umidade em câmaras ambientais é tão importante e, ainda assim, muitas vezes tão desafiador?

Em primeiro lugar, o que é uma câmara ambiental? Neste blog, queremos dizer qualquer espaço fechado e controlado usado para várias formas de teste de produtos, com foco específico nos testes que exigem controle de umidade.

Os exemplos incluem

  1. Câmaras ambientais ou câmaras climáticas: São sistemas fechados, normalmente um gabinete ou uma sala de entrada, que podem simular várias condições ambientais controlando fatores como temperatura, umidade, pressão e luz.
  2. Salas de estabilidade: Efetivamente um tipo de câmara ambiental, mas são usadas em condições específicas por um período prolongado.
  3. Ambientes controlados: Refere-se a qualquer espaço ou instalação em que as condições ambientais são estritamente reguladas e mantidas. Por exemplo, salas limpas ou depósitos para produtos sensíveis
  4. Câmaras de pulverização de sal, vibração, altitude, vácuo e choque térmico. Todos esses são exemplos especializados de câmaras climáticas com condições adicionais controladas.
    • a. As câmaras de spray de sal simulam ambientes corrosivos incorporando uma névoa ou neblina de solução altamente salina
      b. As câmaras de vibração simulam vários tipos de vibrações que podem afetar a durabilidade do produto
      c. As câmaras de altitude controlam a pressão da câmara, simulando atmosferas baixas ou níveis reduzidos de oxigênio.
      d. As câmaras de vácuo geram pressões excepcionalmente baixas para testes marítimos e aeroespaciais
      e. As câmaras de choque térmico causam mudanças térmicas muito rápidas usando um sistema de duas câmaras, criando estresse térmico nos itens de teste e simulando especificamente as condições vivenciadas pelo produto no espaço.

Quais são as principais aplicações das câmaras ambientais

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Em um sentido geral, as câmaras ambientais de todos os tipos são usadas para testes, produção ou armazenamento de produtos. Mais especificamente, elas são usadas para;

  1. Simulação de condições ambientais: Simulando com precisão várias condições ambientais, como temperatura, umidade, pressão e luz. Isso permite que os pesquisadores estudem os efeitos desses fatores em produtos, materiais e amostras biológicas, bem como realizem calibrações.
  2. Testes de estabilidade: o armazenamento de longo prazo de produtos em condições específicas é essencial em setores como o farmacêutico, o de cosméticos e o de processamento de alimentos. As câmaras ambientais ajudam a avaliar o prazo de validade, a potência e a segurança dos produtos, submetendo-os a diferentes condições ambientais ao longo do tempo, garantindo que eles mantenham sua qualidade e eficácia.
  3. Envelhecimento acelerado ou teste de vida acelerado: Ao submeter os produtos a condições extremas, como temperaturas e umidade elevadas, essas câmaras podem simular os efeitos de longo prazo do envelhecimento rápido. Isso ajuda os fabricantes a avaliar a durabilidade e o desempenho de seus produtos.

Todos esses casos de uso e outros são frequentemente usados para obter conformidade regulamentar, desenvolver novos produtos ou melhorar os produtos existentes e aumentar a qualidade do produto.

A conformidade com os regulamentos é um fator determinante para muitos setores que precisam cumprir normas e diretrizes regulamentares rigorosas, como as estabelecidas pela FDA (Food and Drug Administration), ICH e ISO. As câmaras ambientais e as salas de estabilidade permitem que as empresas atendam a esses requisitos, fornecendo condições de teste controladas que garantem a qualidade e a segurança de seus produtos.

Para o desenvolvimento e aprimoramento de produtos, as câmaras ambientais possibilitam uma melhor compreensão de como os produtos e materiais respondem a vários fatores ambientais, permitindo melhorias e otimizações mais rápidas em produtos, processos de fabricação e embalagens.

Quais são os desafios do controle e monitoramento da umidade

O controle e a medição da umidade em câmaras ambientais é um aspecto essencial da manutenção e do monitoramento das condições desejadas para as diversas aplicações que discutimos. Vários problemas importantes podem surgir ao se tentar controlar e medir a umidade nessas câmaras:

  • Calibração e precisão do sensor: A medição precisa da umidade é essencial para manter as condições desejadas dentro da câmara ambiental. Entretanto, os sensores podem se desviar com o tempo ou se tornar menos precisos devido à contaminação ou ao envelhecimento. A calibração e a manutenção regulares dos sensores de umidade são necessárias para garantir medições precisas. É necessário ter experiência para entender como reduzir o tempo de inatividade durante a calibração e evitar os efeitos negativos do desvio do sensor
  • Condensação: Quando há uma diferença significativa entre a temperatura interna e externa da câmara ambiental, pode haver formação de condensação nas superfícies, inclusive nos sensores e em outros equipamentos. Isso pode levar a medições imprecisas e possíveis danos ao equipamento. A colocação da sonda, o fluxo de ar e as estratégias de controle da câmara podem ajudar a evitar os efeitos negativos da condensação.
  • Interação temperatura-umidade: A temperatura e a umidade são variáveis interdependentes, e as mudanças na temperatura podem afetar os níveis de umidade. A manutenção de condições estáveis de temperatura é fundamental para o controle e a medição precisos da umidade.
  • FACT:

    Você sabia que, a 37°C e 80%rh, um gradiente de ±0,5°C na temperatura da câmara causará uma diferença de ±2,5%rh!

  • Geração e controle de umidade: Gerar e manter um nível de umidade específico dentro da câmara pode ser um desafio. Diferentes métodos de geração de umidade, como injeção de vapor, umidificadores ultrassônicos ou sistemas de almofada molhada, têm suas próprias limitações e podem não ser adequados para todas as aplicações.
  • Fluxo de ar e distribuição: o fluxo de ar desigual dentro da câmara pode levar a uma distribuição desigual da umidade, causando variações nas condições experimentadas por diferentes amostras e, no pior dos casos, condensação. O projeto e a distribuição adequados do fluxo de ar são necessários para garantir condições uniformes de umidade.
  • Contaminação: Contaminantes como poeira, produtos químicos ou microrganismos podem interferir nas medições de umidade e nos mecanismos de controle, levando a leituras imprecisas e condições instáveis. Manter a limpeza e a filtragem adequada dentro da câmara é fundamental para minimizar a contaminação. Também é importante a preparação da amostra, pois as amostras de teste são normalmente a principal fonte de contaminação e voláteis.
  • Tempo de resposta: Os sensores de umidade e os sistemas de controle podem ter tempos de resposta variáveis, o que pode afetar a capacidade de ajustar os níveis de umidade de forma rápida e precisa na câmara. A seleção do sensor e do sistema de controle adequados para a aplicação específica é importante para garantir ajustes oportunos e precisos.
  • Consumo de energia: A manutenção de níveis específicos de umidade em câmaras ambientais pode consumir quantidades significativas de energia, principalmente quando são necessários sistemas de aquecimento e resfriamento para estabilizar as condições de temperatura. Um projeto eficiente, sensores de controle precisos e medidas de economia de energia podem ajudar a reduzir o consumo de energia e os custos associados.

Como a PST pode ajudá-lo a encontrar as soluções de medição perfeitas para suas câmaras ambientais?

Na Process Sensing Technologies, temos uma ampla variedade de soluções de sensoriamento e monitoramento para câmaras ambientais. Mais importante ainda, temos um legado de 60 anos de trabalho com projetistas de câmaras, fabricantes, empresas de serviços e usuários finais. Então, como podemos ajudar?

  • Conhecimento: Principalmente, podemos ajudar com nosso profundo conhecimento, pois grande parte do suporte e das melhorias que alcançamos com nossos parceiros se dá por meio da colaboração e do compartilhamento de conhecimento, que não podem ser resumidos em um blog! Locais de montagem de sensores, gerenciamento de filtros, calibração e treinamento de usuários finais são aspectos em que continuamos a ajudar. Entendemos as questões complexas e a ciência da medição necessárias para obter o melhor desempenho de nossas tecnologias de medição nessas aplicações diversas e desafiadoras.
  • Sensores avançados: Os sensores e sondas de umidade e temperatura Rotronic são líderes de classe para aplicações industriais, oferecendo medição precisa, desempenho confiável e soluções de calibração inteligente para uso em vários ambientes. Essas sondas são essenciais para manter um controle preciso dos níveis de umidade dentro de câmaras ambientais.
  • Transmissores: A linha Rotronic de transmissores de umidade e temperatura garante que eles possam ser facilmente integrados a sistemas de câmaras ambientais novos ou existentes. Com saídas digitais ou analógicas, uma variedade de opções de fonte de alimentação, sondas digitais intercambiáveis e um amplo mix de soluções alojadas, OEM (Original Equipment Manufacturing), personalizadas ou kits, esses dispositivos podem garantir controle e monitoramento contínuos dos níveis de umidade, manutenção simples, baixo custo de propriedade, tudo isso garantindo que as condições da câmara permaneçam estáveis e consistentes para os usuários finais.
  • Software de registro e monitoramento de dados: A Rotronic oferece soluções de software para registro de dados em tempo real, em conformidade com a FDA, e monitoramento das condições ambientais dentro de suas câmaras. Isso permite que você rastreie e analise os níveis de umidade, garantindo que seus experimentos e testes sejam realizados em condições ideais.
  • Ferramentas de calibração e manutenção, serviços e experiência: A calibração e a manutenção regulares são essenciais para garantir a precisão e a confiabilidade dos seus sensores de umidade e sistemas de controle. A Rotronic pode fornecer esses serviços, incluindo ferramentas de calibração, treinamento ou serviço de campo local, tudo isso ajudando você e seus usuários finais a reduzir custos e aumentar o desempenho da câmara.
  • Soluções personalizadas: Especificamente para fabricantes de câmaras, podemos fornecer soluções e serviços para atender aos seus requisitos específicos de controle e monitoramento de umidade. Soluções específicas de embalagem e rotulagem, modificações de hardware e serviços de calibração podem lhe poupar tempo e custos.
  • Medições complementares Além da temperatura e da umidade, a Rotronic e a PST oferecem uma gama de produtos e soluções adicionais, de CO2 a oxigênio e umidade residual. Por fim, nossa linha de sensores de ponto de orvalho Michell é onipresente no controle de sistemas de secagem maiores, frequentemente usados em câmaras ambientais maiores.

Em nosso próximo blog desta série, examinaremos alguns exemplos de projetos que destacam os desafios e as soluções que pudemos oferecer.

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