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Sovrapressione nelle camere bianche

Dove vengono impiegati i nostri trasduttori di pressione: Trasduttori di pressione differenziale nei sistemi di monitoraggio delle camere bianche.

Garantire una pressione dell’aria costante all’interno delle camere bianche è fondamentale anche per evitare contaminazioni. L'aria deve essere mantenuta pulita tramite idonei sistemi di filtraggio e la pressione deve rimanere stabile. Questa esigenza è tipica in una vasta gamma di processi di produzione, a partire dall'industria dei semiconduttori per passare alla tecnologia alimentare ed anche in ambito farmaceutico, specialmente quando si tratta di cleanroom ove è necessario garantire la protezione sia delle persone che dei prodotti. I trasduttori di pressione differenziale halstrup-walcher sono studiati proprio per queste applicazioni. I sensori a membrana di halstrup-walcher ed il sistema di autozero con elettrovalvola fanno dei nostri trasmettitori un prodotto di eccellenza nelle applicazioni più sofisticate, dove affidabilità e precisione sono fondamentali.

Mantenimento della sovrappressione nelle camere bianche o nei “Mini-Environments”

Nozioni pratiche su un argomento apparentemente noto

Gli standard da soddisfare per il funzionamento di camere bianche sono sempre più rigidi, se si pensa ad esempio al mantenimento della sovrappressione. Si sa che mantenendo stabili le cascate di pressione si evita l’entrata di aria contaminata. Negli edifici con varie camere bianche (o negli impianti dotati di diversi Mini-Environments) vengono create zone con diversi livelli di pressione, al fine di proteggere maggiormente le zone più sensibili.

Mentre anni fa era spesso sufficiente dimostrare ad un auditor di effettuare la misura della pressione mostrando l’esistenza di un semplice indicatore, oggi si richiedono metodi molto più precisi. A maggior ragione, se si considera che una contaminazione incontrollata può compromettere la qualità del prodotto finito e avere, nel peggiore dei casi, conseguenze nocive per la salute.

L’obbligo di monitorare costantemente la sovrappressione, previsto dalla norma DIN EN ISO 14644, non può essere soddisfatto installando semplicemente degli indicatori. Se la sovrappressione scende al di sotto della soglia critica, mancherebbe in tal caso una contromisura che provveda alla sua regolazione. Inoltre è poco realistico che proprio in quei momenti il personale addetto si trovi nelle vicinanze e possa intervenire. È quindi ormai prassi comune effettuare una misura continua della pressione differenziale (quindi con un trasduttore) il cui segnale viene trasmesso costantemente ad un‘unità di controllo.

Senza sovrappressione una camera bianca rischia di essere contaminata — Senza sovrappressione una camera bianca rischia di essere
contaminata

Montaggio del trasduttore di pressione differenziale P34 nell’armadio elettrico di un sistema di monitoraggio per camere bianche — Montaggio del trasduttore di pressione differenziale P34
nell’armadio elettrico di un sistema di monitoraggio per camere bianche

Per questo tipo di applicazione si trovano sul mercato sia trasduttori di pressione differenziale “statici” sia soluzioni “dinamiche”. Queste ultime si basano sul principio del flusso – una piccola quantità di aria passa da una camera all’altra; la velocità di flusso viene rilevata e da essa viene calcolata la pressione differenziale. Questo metodo “dinamico” comporta tuttavia due svantaggi rilevanti:

Per il principio di misura dinamico è necessario che l’aria scorra. Si ha quindi uno scambio d’aria nelle camere. Spesso però, l’aria in tutte le camere bianche deve arrivare esclusivamente da un condotto di alimentazione dotato di filtro onde evitare contaminazioni trasversali. Per i trasduttori dotati di sensori statici questo problema non si presenta.
Quando è necessario regolare due camere bianche è fondamentale mantenere costanti gli intervalli di pressione. Ricorrendo al principio di misura dinamico si può rilevare sempre solo la pressione differenziale di una camera rispetto alla camera adiacente, manca però una grandezza di riferimento comune della pressione (“potenziale zero pneumatico”). Nei trasduttori di pressione differenziali statici questo viene garantito in maniera ottimale ad esempio mediante un collegamento pneumatico degli attacchi di pressione negativa di tutti i trasduttori vicini.

Ma anche tra i trasduttori di pressione differenziale statici ci sono grandi differenze se si va a vedere nel dettaglio. Non è affatto facile misurare per anni e in maniera stabile pressioni piccolissime, inferiori a 30 o addirittura 10 Pascal. Per fare un confronto: la normale pressione atmosferica di circa 1 bar equivale a 100.000 Pascal. Dieci Pascal sono quindi solo una parte infinitesimale della nostra pressione ambientale. In questo range di misura la maggior parte dei trasduttori di pressione differenziali di tipo “statico” presenta due punti deboli:

La maggior parte dei trasduttori dotati di cella di misura statica non prevede la stabilità a lungo termine dello span di misura. Un valore di misura di 10 Pascal, ad esempio, subisce col passare del tempo variazioni di vari Pascal.
Al contempo non è garantita una stabilità dello zero. Il segnale zero (ovvero una pressione differenziale pari a zero Pascal) varia spesso nel tempo di 1-2 Pascal all‘anno.

Da cosa dipende? Molti produttori utilizzano sensori che non sono in grado di soddisfare gli elevati requisiti per campi di pressione estremamente bassi. Avvalendosi di 40 anni di esperienza in questo campo di misura, lo specialista di strumenti di misura halstrup-walcher offre soluzioni ampiamente collaudate per entrambi i problemi. Grazie ad una membrana il cui design è stato ottimizzato nel corso dei decenni si raggiunge un’eccezionale stabilità dello span di misura. Con l’aiuto di elettrovalvole si garantisce inoltre un mantenimento costante e preciso dello zero. Le elettrovalvole provvedono infatti ad una correzione automatica e costante dello zero. Ogni valore di misura è assolutamente affidabile, anche dopo anni.

Fino ad alcuni anni fa, nella tecnologia di misura per le camere bianche si era diffusa una tendenza: l‘utilizzo di pannelli con sensori integrati. Questi pannelli vengono incassati nella parete della camera bianca e indicano, oltre alla sovrappressione, anche i dati relativi al clima all’interno della camera (ad. es. temperatura e umidità); la pressione, ma spesso anche le altre grandezze, vengono il più delle volte misurate direttamente in prossimità del luogo di montaggio del pannello. Questo tipo di strumentazione viene ormai usata sempre più raramente in quanto comporta maggiori vantaggi installare i sensori in una posizione diversa da quella dei pannelli. L‘umidità e la temperatura, ad esempio, vanno misurate preferibilmente nell’aria di scarico dato che qui si rilevano i valori medi del clima all‘interno della camera bianca. Inoltre è preferibile installare il trasduttore di pressione differenziale in un armadio elettrico vicino anziché direttamente dietro ad un pannello a parete.

Il montaggio del trasduttore di pressione differenziale all’interno di un armadio elettrico comporta due vantaggi:

Il “potenziale zero pneumatico” sopra descritto (per il mantenimento di chiari livelli di pressione in varie zone) si può ottenere molto facilmente montando i trasduttori di camere bianche adiacenti una all’altra direttamente uno accanto all’altro nell’armadio elettrico. Un breve collegamento con un tubo flessibile tra trasduttori vicini all’interno dell’armadio elettrico consente di ottenere lo stesso valore di riferimento della pressione.
La calibrazione (in molte camere bianche è d’obbligo ogni anno) viene effettuata al di fuori della camera bianca; inoltre tutti i trasduttori sono collocati perfettamente uno accanto all’altro facilitando la procedura di calibrazione e risparmiando molto tempo.

Classificazione delle zone di pressione di una camera bianca con camera di compensazione

Molti allestitori professionisti di camere bianche scelgono, per il montaggio in armadio elettrico, dei trasduttori di pressione differenziale che abbiano una forma compatta, possibilmente come modulo sottile, in modo da poter installare molti trasduttori uno accanto all’altro. Oltre alle sue dimensioni, anche la precisione di un trasduttore di pressione deve soddisfare determinati requisiti (almeno lo 0,5% del fondo scala, in caso di applicazioni critiche addirittura lo 0,2% del fondo scala). Anche il cablaggio e la possibilità di sostituire i moduli in caso di un intervento di riparazione sono importanti criteri per la giusta scelta del trasduttore di pressione adatto.

Il nuovo trasduttore di pressione differenziale P34 per il montaggio in armadio elettrico di halstrup-walcher soddisfa perfettamente tutti e tre questi requisiti:

Garantisce una precisione eccellente (membrana altamente resistente, correzione automatica dello zero) anche in campi di misura di pochissimi Pascal.
Grazie alle sue dimensioni estremamente compatte richiede pochissimo spazio nell’armadio elettrico.
I cavi vengono applicati in morsettiere codificate, non confondibili, in modo da consentire la prima installazione e la sostituzione del modulo in brevissimo tempo e senza errori.

Un’altra funzione dimostra che il trasduttore P34 è stato concepito da chi conosce esattamente le esigenze dell’utilizzatore: il valore di misura può essere letto tramite due uscite analogiche separate galvanicamente. In tal modo il sistema di controllo centralizzato dell’edificio e il sistema di monitoraggio possono ricevere il segnale di misura indipendentemente l’uno dall’altro.

Come illustrato già all’inizio: gli standard da soddisfare per le camere bianche continuano a diventare sempre più rigidi. Questo è un buon motivo per affidarsi, nella scelta dei componenti, a produttori che soddisfino questi requisiti offrendo soluzioni studiate su misura per le camere bianche.