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Creación de un estándar de flujo para condiciones ambientales adversas

Alicat flow standard for harsh environmental conditions

Cómo los técnicos de monitoreo de aire ambiental ayudaron a crear el FP-25

Alicat FP-25 calibrando un muestreador de aire Thermo Scientific Partisol 2000 FRM

Respire el aire fresco, frígido. Sienta la nieve soplando contra su cara. Tal clima empujaría la mayoría de los estándares de flujo más allá de sus límites de precisión. No para el FP-25. Fue hecho a la medida para estas mismas condiciones, gracias a técnicos como usted.

Esta es la historia de cómo los técnicos de monitoreo del aire ambiental ayudaron a crear el FP-25, nuevo estándar de flujo resistente a la intemperie de Alicat para tomamuestras de aire exterior. Este instrumento es el producto de un proceso iterativo que se enfocó en la retroalimentación continua del usuario. Simplemente construimos lo que los técnicos de monitoreo de aire nos dijeron que querían, y un poco más.

La historia comienza con los técnicos de monitoreo de aire que ya utilizaban los medidores portátiles de flujo másico de Alicat dentro de sus refugios. Estos técnicos se habían frustrado con el largo proceso de calibración de 20 puntos para los controladores de flujo másico dentro de sus calibradores de dilución de gas. La sustitución de sus medidores de desplazamiento positivo por Alicats redujo sus tiempos de calibración de flujo en cada punto a sólo unos segundos, incluso a 5 sccm.

Después de que Alicat presentó la Serie Whisper de medidores de flujo de baja presión, algunos de estos técnicos comenzaron a aplicar esta nueva tecnología para calibrar sus muestreadores de aire ambiente al aire libre. La medición de flujo en exteriores no es una tarea fácil para un estándar de flujo de alta precisión basado en laboratorio. Por lo tanto, nos pusimos a trabajar para averiguar cómo mantener nuestra precisión de grado de laboratorio bajo las duras condiciones ambientales a las que se enfrentaban estos técnicos.

Whisper portable mass flow calibrator

Calibrador de flujo másico portable Whisper

Reduciendo el tiempo de equilibrado de la temperatura

Alicat FP-25 flow calibrating a Thermo Scientific 2025i FRM air sampler

Alicat FP-25 calibrando un muestreador de aire Thermo Scientific 2025i FRM

Los técnicos que utilizaron nuestros medidores de flujo Whisper de laboratorio nos dijeron que tardaban mucho tiempo en equilibrarlos a la temperatura ambiente en el exterior, especialmente en los días soleados. Los grandes bloques de acero inoxidable con sensores de temperatura integrados funcionaron bien en el laboratorio, pero no tanto al aire libre. Cambiamos el acero por aluminio y redujimos el tamaño del bloque, pero aún así tuvimos que lidiar con el problema del calor irradiado.

La solución para reducir el tiempo de equilibrio comenzó con el descenso del sensor de temperatura a una mayor profundidad en la trayectoria del flujo. Esto lo hizo más preciso en la medición de la temperatura exacta del aire, incluso si era elevado artificialmente debido a la calefacción radiante del sol. Luego añadimos una sonda de temperatura externa de respuesta rápida que el FP-25 utiliza para corregir la temperatura del flujo interno a las condiciones ambientales. Junta, esta configuración significa que usted puede comenzar a usar su estándar de flujo más rápidamente y seguir usándolo bajo la luz directa del sol en un día caluroso. Incluso salir de un vehículo calentado a una temperatura ambiente bajo cero requiere sólo unos cuantos minutos para equilibración.

Mantener la precisión del flujo por debajo de cero

La monitorización del aire se realiza durante todo el año, por lo que los técnicos del norte de EE.UU. y Canadá realizan calibraciones de flujo al aire libre a temperaturas de hasta -30°C. Estas condiciones bajo cero causan estragos en los instrumentos electrónicos, reduciendo la duración de la batería, oscureciendo las pantallas LCD y haciendo que las juntas tóricas (O-rings) sean frágiles. A temperaturas bajo cero, los pistones de los medidores de desplazamiento positivo se congelan, haciéndolos inutilizables. En el caso de Venturis, sus sensores de presión se vuelven menos sensibles, lo que hace que su respuesta sea menos predecible, y por lo tanto se vuelven menos precisos.

El problema de mantener la precisión bajo cero era difícil. Los sensores de presión electrónicos tienden a sufrir cambios a temperaturas bajo cero, lo que resulta desde respuestas eléctricas alteradas hasta deformaciones físicas del sensor. Los ingenieros de Alicat idearon una solución creativa a este problema bien entendido. Sometemos los sensores de presión de cada FP-25 a la gama completa de temperaturas de funcionamiento, de -30°C a +60°C, monitoreando su respuesta en múltiples puntos a lo largo del camino. La curva de respuesta resultante es única para cada instrumento y pasa a formar parte de su calibración final de flujo y presión. Debido a este avanzado proceso, nuestro FP-25 tiene la calibración de flujo más precisa disponible en un instrumento Alicat. A cualquier temperatura dentro de su amplio rango de operación, su FP-25 tendrá una precisión mejor que el 1% de la lectura.

Combatiendo el viento y el polvo… y los copos de nieve

Flujo de Alicat FP-25 calibrando un muestreador de aire Met One BAM 1020/1022 FEM

Algunos técnicos de monitoreo de aire han reportado que el viento puede ser un problema significativo durante las calibraciones de flujo. Ellos notaron que hasta un copo de nieve puede causar que sus Venturis se ahoguen. Debido a que los estándares de flujo volumétrico típicamente presentan una caída de presión mínima, para no influir en las lecturas de flujo volumétrico, también son muy sensibles al viento. De hecho, el medidor de flujo Whisper de Alicat que está descansando en mi escritorio mientras escribo esto revela la presencia de flujo de aire cuando el aire acondicionado de mi oficina se enciende. Aunque esta sensibilidad hace que el instrumento sea más preciso, también puede dificultar la medición del flujo cuando sopla el viento. Los días de viento también pueden enviar polvo, o copos de nieve, a través de su estándar de flujo.

Para resolver este problema, seguimos el ejemplo de los fabricantes de muestreadores de aire, que hace mucho tiempo descubrieron la solución para el viento y el polvo. Las entradas de los muestreadores de aire incorporan pantallas para filtrar las partículas de polvo grandes, y sus diseños con rejillas de ventilación evitan que las condiciones de viento influyan en la velocidad de flujo dentro de los tubos verticales. El Alicat FP-25 aprovecha al máximo estas características de la entrada del muestreador cuando está montado en línea con el tubo descendente del muestreador de aire, una configuración que llamamos Modo Directo. En esta configuración, el FP-25 se posiciona inmediatamente debajo de la entrada PM10, pero por encima del ciclón de corte muy agudo PM2.5 (VSCC), si se utiliza. Esto proporciona al sensor de flujo una protección total contra el viento, el polvo, la lluvia y los copos de nieve, y permite al FP-25 monitorizar las mismas condiciones de flujo que las que ve el muestreador en funcionamiento normal.

Es posible que su pronóstico de finales de invierno requiera nieve fuerte o días soleados y tempestuosos. Si usted es un técnico de monitoreo de aire, el FP-25 lo tiene cubierto en cualquier caso. Si usted está en otra industria que lo tiene midiendo el flujo en condiciones ambientales adversas, háganoslo saber. Estamos ansiosos por ayudar.

¿Qué podemos construir para usted?

Comuníquese con uno de nuestros ingenieros de aplicaciones al 888-290-6060 o info@alicat.com para hablar sobre su aplicación, o complete el formulario a continuación.

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