Cómo mejorar las mediciones de humedad en ambientes extremadamente secos
Experimentos
Para demostrar el problema y estudiar sus impactos, construimos un sistema de prueba (demostrado en la figura 1). La idea básica del sistema era mantener una humedad constante, que luego se alteraba al cambiar la temperatura de las tuberías en un rango de 20 °C a 27 °C. En teoría, esto provocaría un efecto de adsorción/desorción, que influiría en la cantidad total de vapor de agua que sale de la cámara de calor. De manera similar, un tubo de muestreo desde el campo hasta el laboratorio de medición podría estar expuesto al clima exterior y, por lo tanto, a cambios de temperatura. A una escala menor, las temperaturas interiores variables podrían tener un impacto similar. Durante los experimentos, la presión del gas se mantuvo dentro de un rango de 1 bar(a) a 2 bar(a) y el caudal fue en todo momento menor a 1 l/min, lo cual corresponde a los caudales de los analizadores.
La configuración consistía en un generador de humedad, dos instrumentos de punto de rocío Vaisala DMT152, una cámara de calor con un tubo de acero electropulido de 6.7 m y un analizador CRDS. Un instrumento de punto de rocío DMT152 se colocó antes y después de la cámara de calor (Figura 1). La tubería desde el segundo DMT152 hasta el analizador se mantuvo lo más corta posible para minimizar los efectos ambientales entre el DMT152 y el analizador. La temperatura de la cámara de calor se monitoreó con dos sensores de temperatura.
Resultados
Se realizaron múltiples mediciones con diferentes presiones, caudales y niveles de humedad. La cámara de calor se controló de la misma manera en cada uno de los experimentos. (Véase la Figura 2.)
En la Figura 2, a medida que la temperatura (negra) se altera más y más, el DMT152 en la salida detecta una humedad ruidosa mientras que la humedad en la entrada se mantiene constante durante la medición. Al final de la medición, la temperatura se estabiliza a la temperatura del laboratorio y ambos instrumentos DMT152 vuelven a estar estables e indican la misma temperatura de punto de congelación. Esta imagen demuestra claramente el efecto de la estabilidad de la temperatura del tubo de muestreo en la humedad de salida y, por ende, en las mediciones de humedad.
Otra medición se presenta en la Figura 3. Aquí, la humedad en la entrada no fue tan estable como en la Figura 2, pero ambos instrumentos DMT152 y el analizador CRDS indican una tendencia similar. Sin embargo, en la Figura 3, la humedad en la entrada es mucho menos ruidosa en comparación con el analizador CRDS o el DMT152 en la salida. De hecho, la humedad en la salida varía tanto que ni el DMT152 ni el analizador CRDS indican la humedad correcta en la entrada, y, de hecho, ambos están fuera de sus especificaciones. Sin embargo, los instrumentos están completamente funcionales, y su rendimiento se ajusta a sus especificaciones; el problema radica en el tubo de muestreo. La variación de temperatura provoca un fenómeno de adsorción/desorción que resulta en una humedad variable en la salida del tubo de muestreo.
Los resultados de la campaña de medición indicaron:
- El cambio máximo en la temperatura de punto de congelación causado por adsorción/desorción fue superior a 4 °C.
- Impactos del caudal: un caudal mayor produce mayor ruido.
- Cuanto mayores son los cambios de temperatura, mayor es el efecto de adsorción/desorción en el tubo.
- Cuanto más baja es la humedad, mayor es el efecto relativo.
Puntos clave
En este artículo se probaron los efectos ambientales sobre el muestreo. Si el entorno de medición o el muestreo no son ideales, pueden tener un impacto significativo en los resultados de medición. Como se muestra en las Figuras 2 y 3, el DMT152, más asequible y ubicado en la entrada, supera al analizador más costoso gracias a la mejor representatividad de la medición del proceso en línea. Por lo tanto, se recomienda realizar las mediciones directamente en el punto de interés y minimizar el uso de muestreo siempre que sea posible. Este enfoque también es significativamente más rentable, gracias a la configuración y al principio de medición más simples.
