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Création d’une norme de débit dans des conditions environnementales difficiles

Alicat flow standard for harsh environmental conditionsHow ambient air monitoring technicians helped craft the FP-25

un FP-25 Alicat de flux étalonnant un échantillonneur d’air Thermo Scientific Partisol 2000 FRM

Respirez l’air vif et glacial. Sentez la neige sur votre visage. Des telles conditions climatiques pousseraient la plupart des standards de débit au-delà de leurs limites de précision. Il n’en est pas ainsi du FP-25. Il a été fait sur mesure pour ces conditions mêmes, grâce à des techniciens comme vous-même.

Et c’est ainsi que les techniciens de surveillance de l’air ambiant ont contribué à la fabrication du FP-25, le nouveau standard de débit Alicat’s  résistant aux intempéries pour les échantillonneurs d’air en extérieur. Cet instrument est le produit d’un processus itératif centré sur une rétroaction continue des utilisateurs. Nous n’avons fait que fabriquer ce que  les techniciens de surveillance de l’air nous ont indiqué qu’ils désiraient, et un peu plus.

L’aventure débute avec ce que les techniciens de surveillance de l’air qui utilisaient déjà les débitmètres massiques portables à l’intérieur de leurs abris. Ces techniciens étaient frustrés par le processus de calibrage sur 20 points des régulateurs de débit massique dans leur étalonneurs de dilution des gaz.  Le remplacement de leurs compteurs volumétriques avec des dispositifs Alicat leur a permis de diminuer leur temps d’étalonnage de flux à chaque point à juste quelques secondes, même à 5 sscm.

Après la mise en service des débitmètres de chute de pression de la série Whisper quelques techniciens ont commencé à utiliser cette nouvelle technologie pour l’étalonnage de leurs échantillonneurs d’air ambiant extérieur. Mesurer le débit en extérieur n’est pas une tâche facile pour atteindre la même haute précision des standards de débit en laboratoire. Nous sommes attelés à la tâche de trouver le moyen de maintenir notre précision de laboratoire sous les conditions environnementales difficiles auxquelles ces techniciens devaient faire face.

Whisper portable mass flow calibrator

Etalonneur de débit massique portable Whisper

Réduire le temps d’équilibrage de la température

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

un FP-25 Alicat de flux étalonnant un échantillonneur d’air Thermo Scientific 2025i FRM

Les techniciens, habitués à nos débitmètres Whisper en laboratoire, nous ont informés qu’ils mettaient longtemps à équilibrer les températures ambiantes en extérieur, particulièrement les jours de soleil. Les grands blocs d’acier inoxydable avec des senseurs de températures incorporés fonctionnaient bien en laboratoire, mais pas si bien en extérieur. Nous avons échangé l’acier pour de l’aluminium et réduit la taille du bloc, mais nous avons encore eu à lutter contre le problème du rayonnement de la chaleur.

La solution pour réduire le temps d’équilibrage a commencé par descendre le senseur de température plus profondément dans le trajet de flux. Ceci l’a rendu plus précis pour mesurer la température exacte de l’air, même si elle était artificiellement élevée en raison de la chaleur de rayonnement du soleil. Nous avons ensuite ajouté une sonde de température externe à réponse rapide que le FP-25 utilise pour amener la température interne du flux aux conditions ambiantes. En bref, cette configuration signifie que vous pouvez commencer à utiliser votre standard de flux plus rapidement et continuer de l’utiliser en plein soleil par une journée chaude. Même en sortant d’un véhicule chauffé par des températures ambiantes  inférieurs à zéro ne demande que quelques minutes pour l’équilibrage.

Maintenir la précision d’écoulement à des températures inférieures à zéro

La surveillance de l’air se fait toute l’année. Les techniciens du nord des Etats-Unis et du Canada calibrent les flux en extérieur à des températures allant jusqu’à -30oC. Ces températures sous le point de congélation causent des dégâts aux instruments électroniques, réduisant la vie de la batterie, obscurcissent les écrans et fragilisent les joints toriques. A des températures sous le point de congélation, les compteurs volumétriques gèlent, les rendant inutilisables. Dans le cas des Venturi, leurs capteurs de pression répondent moins bien, ce qui rend leurs réponses moins stables et deviennent donc moins exactes.

Le problème de maintenir la précision à des températures sous zéro était difficile. Les capteurs électroniques de pression ont tendance à changer à des températures sous zéro provoquant des réponses électriques altérées aux déformations physiques du senseur. Les ingénieurs d’Alicat ont imaginé une solution à ce problème bien connu. Nous soumettons les senseurs de pression des FP-25 à une gamme complète de températures opérationnelles, de -30oC à +60oC, et surveillons la température à différents points de ce processus. La courbe de réponse qui en résulte est unique à chaque instrument et devient part de son étalonnage final de flux et de pression. Grâce à ce processus avancé, nos instruments FP-25 ont l’étalonnage de flux le plus précis sur un instrument Alicat. Quelque soit la température dans cette large plage de fonctionnement, votre FP-25 aura une exactitude supérieure à 1%.

Lutte contre le vent et la poussière … et les flocons de neige

un FP-25 Alicat de flux étalonnant un échantillonneur d’air Met One BAM 1020/1022 FEM

Quelques techniciens de surveillance de l’air nous ont informés que le vent pouvait représenter un vrai problème pendant l’étalonnage du flux. Ils ont remarqué que même un flocon de neige pouvait provoquer le blocage de leur Venturi. Parce que les normes de débit volumétrique n’indiquent généralement qu’une chute de pression minime, pour ne pas influencer les résultats de l’indicateur de débit volumétrique, ils sont aussi très sensibles au vent. En effet, le débitmètre Whisper d’Alicat posé sur mon bureau au moment où j’écris ces lignes révèle la présence d’un flux d’air au moment où le climatiseur se met en route. Bien que cette sensibilité rende cet instrument plus précis, elle peut aussi rendre les mesures de débit plus difficiles quand le vent souffle. Les jours de vent peuvent aussi amener de la poussière ou des flocons de neige dans votre standard de débit.

Pour pallier à cette situation, nous nous sommes inspirés des fabricants d’échantillonneurs d’air qui depuis longtemps ont trouvé la solution au problème du vent et de la poussière. Les entrées des échantillonneurs d’air sont dotées d’écrans qui filtrent les grosses particules de poussière, et leur design en persienne empêche que les conditions de vent influencent le taux de débit à l’intérieur de leurs tubes diagonaux. Le FP-25 d’Alicat profite des avantages de ces fonctions à l’entrée de l’échantillonneur lorsqu’il est monté en ligne avec le tube diagonal de l’échantillonneur d’air. Nous appelons cette configuration Mode Direct. Dans cette configuration, le FP-25 est placé directement sous l’entrée du PM10, mais au-dessus du cyclone très haute précision [VSCC] PM2.5, en cas d’utilisation. Cela confère au capteur de débit une protection totale contre le vent, la poussière, la pluie et les flocons de neige, et permet au FP25 de suivre les mêmes conditions de débit sous lesquelles fonctionne l’échantillonneur dans des conditions d’utilisation normale.

Les prévisions météorologiques de fin d’hiver peuvent annoncer des neiges abondantes ou des jours venteux ensoleillés. Si vous êtes un technicien de surveillance de l’air, le FP25 est votre allié dans les deux cas. Si vous travaillez dans un domaine où vous devez mesurer des débits dans des conditions environnementales adverses, faites-le nous savoir. Nous sommes impatients de vous aider.

Que pouvons-nous construire pour vous?

Contactez l’un de nos ingénieurs d’application au 888-290-6060 ou à info@alicat.com pour discuter de votre candidature ou remplissez le formulaire ci-dessous.

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