Limiti delle misurazioni “in situ”
Si propongono ora due esempi per illustrare le prestazioni delle misure “in situ” per i filtri HEPA/ULPA ed in particolare l’interpretazione delle misure ottenute.
L’interpretazione dei dati è estremamente importante, poiché i valori ottenuti dipendono largamente dalle procedure e dalla strumentazione utilizzata.
Il primo esempio è relativo alle misure effettuate su un filtro Hepa inserito nel condotto di un sistema di condizionamento dell’aria, in maniera simile ai prefiltri a cassetta, in cui l’aria filtrata viene inviata a destinazione attraverso un sistema di tubazioni. La maggior parte di questi filtri devono trattare volumi d’aria relativamente elevati per unità di superficie (al fine di contenerne le dimensioni esterne) e devono soddisfare i requisiti della Classe H13. Per questa Classe, la EN 1822 prevede un test individuale sulle perdite da effettuarsi presso il produttore, così che successivamente tutto il sistema possa essere verificato di nuovo, relativamente alle perdite, una volta installato.
La Figura 4 mostra una configurazione tipica per questo tipo di test; la strumentazione di misura può essere sia un contatore particellare che un fotometro.
Prima di iniziare il test occorre verificare che il condotto a monte e a valle del filtro sia facilmente accessibile e che il posizionamento dei punti di prelievo sia corretto.
Nella misurazione della concentrazione a monte, è importante assicurarsi (se si usa un contatore particellare) che il valore della concentrazione di prova non sia superiore al limite massimo di rilevazione dello strumento specificato dal produttore. Se tale limite fosse superato, le misure darebbero valori errati: tante particelle più piccole verrebbero conteggiate come poche particelle più grandi e poiché la concentrazione a valle del filtro è considerevolmente più bassa, il conteggio qui sarebbe corretto e le misurazioni finali fornirebbero un valore errato (più basso) per l’efficienza di cattura del filtro. In questo caso occorre effettuare una diluizione calibrata della concentrazione a monte.
Per il metodo di misura descritto, anche la posizione dei punti di prelievo dei campioni va accuratamente selezionata. Mentre per la determinazione della pressione statica ai capi del filtro è sufficiente applicare il manometro a due fori effettuati sulle pareti del condotto, la misura della concentrazione prevede che le sonde siano posizionate all’interno del condotto, immerse nel flusso d’aria. Un errato posizionamento, che non tenga conto ad esempio degli effetti dello strato laminare del flusso d’aria in prossimità delle superfici del condotto, potrebbe falsificare le misure. Un esempio di posizionamento corretto è indicato in Figura 4.
Relativamente al lato pulito del filtro (condotto a valle), andrebbe eseguita una scansione di tutta la zona mediante una sonda mobile. La velocità di traslazione non dovrebbe essere superiore a 5 cm/s, così da assicurare un sufficiente tempo di contatto per il campionamento della sonda.
Va fatto notare che i filtri Hepa/Ulpa pieghettati con conformazione a V non possono essere scansionati, poiché la sonda non può essere posizionata troppo vicino ad una possibile perdita situata all’interno del pacco pieghettato. Per contro, i filtri ad elevata pieghettatura con pieghe ad angolo retto rispetto al flusso d’aria (Figura 5, a destra), si prestano meglio ad una scansione.
Figura 5
Per la rilevazione di particelle con diametri inferiori a 0,5 micron, non è essenziale una precisione isocinetica nel prelievo del campione, anche se il campionamento non deve deviare troppo dalle condizioni isocinetiche. Eventuali errori dovuti a campionamenti non isocinetici, si manifestano con maggiore importanza al crescere delle dimensioni delle particelle rilevate.
Le differenze fondamentali tra le misure effettuate con conteggio particellare e con fotometria vanno ulteriormente specificate.
Il contatore particellare rileva la distribuzione numerica delle particelle, mentre il fotometro rileva la distribuzione di massa. I picchi delle curve di distribuzione numerica e di massa generalmente non coincidono, relativamente alla dimensione delle particelle. Le particelle più grandi contribuiscono in maniera significativa alla forma della curva di distribuzione di massa, poiché il diametro di una particella entra con un fattore 3 nel valore della massa. Per questa ragione, i contatori particellari forniscono inevitabilmente dei valori differenti rispetto ai fotometri, quando si determina l’efficienza di cattura.
Tuttavia, entrambi i metodi sono appropriati per l’individuazione di perdite su filtri Hepa H13 posizionati in una conduttura, poiché tutto ciò che serve è rilevare una concentrazione locale in eccesso nel flusso a valle rispetto alla concentrazione a monte. Le perdite nei filtri Hepa/Ulpa forniscono generalmente valori elevati di penetrazione, ed è per questo che possono essere facilmente rilevate.
Il secondo esempio, vedi Figura 6, illustra la configurazione per le misurazioni su un filtro Hepa/Ulpa finale installato, ad es., sulle bocche di uscita dell’aria in un ambiente interno oppure in aree a flusso laminare. Di solito queste applicazioni prevedono filtri di Classe H14, U15, U16 o U17.
Figura 6
A causa della minore accuratezza propria dei fotometri, è consigliabile utilizzare un contatore particellare per le misure inerenti alle suddette classi di filtrazione. L’esempio che segue vuole mostrare l’importanza di avere una concentrazione nel gas di prova sufficientemente elevata, della velocità di traslazione della sonda durante la scansione, del flusso di campionamento e della valutazione statistica della misura ottenuta.
Il filtro Hepa di Classe 14 mostrato in Figura 6 ha un’area superficiale di 610 x 610 mm2 ed è stato sottoposto ad un flusso d’aria di 600 m3/h. A monte del filtro la concentrazione di particelle viene fissata pari a 35.300.300 particelle DEHS da 0,3 micron per m3. I valori di tale concentrazione, misurati attraverso una fase di diluizione interpolata da 1 a 10, fluttuano intorno al valore stabilito, con buona approssimazione. Un secondo, identico, contatore particellare (senza fase di diluizione) viene posizionato a valle per le misure in contemporanea della concentrazione in uscita. Entrambi i contatori hanno un flusso di campionamento pari a 28,3 l/min. In conformità alle specifiche, la velocità di traslazione della sonda durante la scansione non supera i 5 cm/s. La durata della scansione è stata di 3 min e il volume totale campionato, per entrambi i contatori, è stato di 84,9 litri. Le misure sono state ripetute tre volte. I risultati sono mostrati in Tabella 3.
Tabella 3
Da questi risultati si evince chiaramente che il filtro testato non ha perdite, segno che è stato ben sigillato durante l’installazione.
Tuttavia non è possibile trarre, da questi dati, alcuna conclusione relativamente alla conformità del valore di efficienza minima di cattura dichiarato dal costruttore (99,995% per MPPS), come definito dalla EN 1822 per la Classe H14.
Ciò, come mostrato in Figura 7, viene spiegato usando l’analisi statistica delle misure.
Figura 7
L’importanza di una concentrazione in ingresso sufficientemente elevata emerge chiaramente, poiché serve per ottenere un numero significativo di eventi al contatore in uscita. Le misure documentate in Tabella 3, a seguito del calcolo del valore medio e della deviazione standard, producono quell’intervallo di confidenza del 95% mostrato in Figura 7. Con una certezza del 95%, il valore effettivo dell’efficienza di cattura ricade in un intervallo che, come mostrato in Figura 7 a sinistra, ha un limite inferiore minore del 99,995% dichiarato. Di conseguenza, con questo metodo di misura non è possibile definire senza ambiguità se il filtro può essere effettivamente dichiarato di Classe H14.
Se, ad es., la concentrazione in ingresso fosse stata più bassa di un fattore 10, gli eventi riscontrati dal contatore a valle sarebbero stati ancora più bassi e l’incertezza della misura sarebbe aumentata, rendendo ancora più difficile fornire conclusioni circa le prestazioni del filtro.
Viceversa, l’aumento della concentrazione in ingresso o l’aumento del numero di misure (come mostrato in Figura 7 a destra) porterebbe ad un incremento dell’accuratezza della misura e quindi ad una maggiore certezza conclusiva.
L’aumento del numero di misure riduce l’ampiezza dell’intervallo di confidenza. La riduzione della velocità di traslazione della sonda a valori inferiori a 5 cm/s aumenta l’accuratezza della misura, a costo di una durata più lunga del test. L’uso di un contatore particellare con una portata di campionamento più bassa richiede un tempo più lungo di campionamento al fine di avere un significativo numero di eventi al contatore a valle.
In Tabella 4 viene fornita una panoramica degli errori di misura sistematici relativi ai test di conteggio particellare su filtri Hepa/Ulpa installati.
Tabella 4
Nel caso di filtro con perdite, la situazione descritta nell’esempio è tra quelle favorevoli. Secondo la EN 1822 un filtro di Classe H14 ha una perdita quando localmente l’efficienza di cattura è inferiore al 99,975%. Tale valore giace significativamente al di sotto dell’intervallo di confidenza (95%) dell’esempio. Se, localmente, viene rilevata una efficienza di cattura inferiore al 99,975%, la probabilità che in quel punto ci sia una perdita è elevata. Nel caso in cui l’efficienza di cattura dichiarata dal costruttore deviasse dal valore specificato per una potenza di dieci (o una Classe di filtrazione) allora, se eseguita in maniera meticolosa, la procedura descritta sopra è adeguata ad evidenziare la discrepanza dalle specifiche dichiarate.
Le stesse considerazioni fatte in questo esempio per un filtro in Classe H14 sono valide anche per le misure effettuate su filtri Ulpa (U15, U16 ed U17).
(fonte Solid State Technology)
