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Controlador de Fluxo de Massa para Laboratório e Pesquisa: Mede Fluxo de Ar com Precisão de até 0,02 SCCM


Resposta rápida

Para fluxos de ar ou gás em laboratório entre 0,02 e 2 SCCM, um microcontrolador de fluxo de massa térmico é a escolha ideal. Os controladores das séries SFM (medidor) e SFC da Silver Instruments cobrem essa faixa com precisão de ±1% da escala completa, redução de 100:1, tempo de resposta de 0,2 a 2 segundos, display digital local e conexões de encaixe rápido de 6 mm. O limite inferior de detecção confiável é de 0,02 SCCM. Se o seu objetivo for abaixo de 0,02 SCCM, um micromedidor de fluxo Coriolis é a ferramenta mais adequada.

Mass Flow Controller for Lab and Research

Aplicação: linhas de gases para pesquisa e desenvolvimento farmacêutico e laboratório.

Uma solicitação comum que recebemos de laboratórios de pesquisa é algo como isto. Um laboratório de pesquisa farmacêutica australiano nos contatou recentemente com os seguintes critérios para um dispositivo de fluxo de gás:

  • Faixa de vazão de 0,01 a 1,00 SCCM, com alguma margem de erro.
  • Tubos com diâmetro externo de 6 mm, conexões de encaixe rápido.
  • Fluxo unidirecional apenas
  • A exibição local é preferível à remota, para reduzir custos.
  • Exibir em SCCM (centímetros cúbicos padrão por minuto)
  • O totalizador é um recurso interessante, mas não essencial.
  • Sinal auxiliar de 4-20 mA opcional

Este é um resumo típico de laboratório. Fornecimento de gás em linhas de luz de síncrotron, bancadas de teste de catalisadores, estudos de formulação de medicamentos, pesquisa de células a combustível e trabalho com microrreatores se enquadram nessa faixa de 0,01 a 10 SCCM. Os números são pequenos, mas as consequências de uma leitura incorreta não são. Um erro de 20% em uma alimentação de reagente de 0,5 SCCM pode descartar uma semana de dados experimentais.

O que significa exatamente 0,02 SCCM?

0,02 SCCM equivalem a 0,02 centímetros cúbicos padrão por minuto. Isso corresponde a 20 microlitros de gás em condições padrão a cada 60 segundos. Para visualizar melhor: imagine uma pequena gota de água. Agora imagine esse volume de ar, distribuído ao longo de um minuto inteiro, movendo-se através de um tubo com o diâmetro de um lápis. Essa é a vazão que nos pedem para medir.

A maioria das tecnologias de medição de vazão não consegue detectar isso. Os medidores de turbina precisam de pelo menos 2 m³/h. Os rotâmetros de área variável normalmente atingem seu limite em torno de 50 L/h. Mesmo os medidores de vazão mássica térmica padrão começam a perder precisão abaixo de 5 SCCM. Abaixo disso, as leis da física começam a interferir.

Por que o princípio do fluxo de massa térmica é o correto neste caso?

thermal mass flow sensor

Um sensor de fluxo de massa térmica mede a transferência de calor. Um pequeno aquecedor aquece o fluxo de gás em alguns graus, e dois sensores de temperatura, um em cada extremidade, detectam a diferença de temperatura. Essa diferença é diretamente proporcional ao fluxo de massa. Como se trata de massa, e não de volume, não é necessário compensar a pressão ou a temperatura separadamente, o que é importante em um laboratório onde as condições ambientais variam ao longo do dia.

Outras vantagens para uso em laboratório:

  • Sem peças móveis, portanto, sem desgaste ao longo de meses de uso contínuo.
  • Queda de pressão muito baixa, importante quando sua fonte é um regulador ou uma bomba de seringa.
  • Leitura direta do SCCM ou SLM no visor digital
  • Saída Modbus RTU para registro em LabVIEW, Python ou um CLP
  • Componentes em contato com o fluido em aço inoxidável 316L como padrão, com vedações em fluoroelastômero para opções com gases corrosivos.

Por que dizemos 0,02 SCCM e não 0,01 SCCM?

Aqui está a resposta honesta. Nossas séries SFM e SFC têm uma relação de redução de 100:1, com opções de escala completa a partir de 2 SCCM. Com 2 SCCM em escala completa, o limite inferior confiável é de 0,02 SCCM. Alguns fornecedores citam 0,01 SCCM em suas fichas técnicas, mas a repetibilidade real nesse ponto costuma ser de ±50% ou pior, porque o sinal do sensor térmico cai para o nível de ruído. Preferimos publicar o que podemos entregar.

Se o seu processo realmente precisa medir ou controlar o fluxo abaixo de 0,02 SCCM, um medidor de vazão mássica térmica não é a ferramenta adequada. Duas alternativas funcionam melhor:

1. Reavalie o processo. Em muitas configurações de laboratório, a meta de 0,01 SCCM é um "desejável", e o experimento funciona bem com 0,02 a 0,05 SCCM, com um tamanho de amostra ligeiramente maior ou um tempo de execução mais longo. Converse com o químico ou engenheiro de processos antes de especificar o medidor.

2. Para medições genuínas com precisão inferior a 0,02 SCCM e controlada, um medidor de vazão micro Coriolis é a ferramenta ideal. Ele mede a vazão mássica real, independentemente do tipo de gás, e pode atingir limites inferiores. A desvantagem é o custo (três a quatro vezes maior) e o tempo de resposta mais lento.

Para trabalhos de laboratório na faixa de 0,02 a 2 SCCM, a série térmica SFM/SFC é a solução prática.

O que recomendamos para o resumo do laboratório acima?

Para solicitações de 0,01 a 1,00 SCCM, sugerimos o medidor de vazão mássica da série SFM com escala completa de 0 a 2 SCCM, display digital local, conexões de gás de encaixe rápido de 6 mm, saída de 4-20 mA, RS-485 Modbus RTU e calibração de N2 com uma tabela de fatores de conversão de gás publicada para ar, He, O2, CO2 e outros gases comuns.

Especificações principais:

  • Faixa de medição: 0,02 a 2 SCCM (redução de 100:1, cobre a faixa de operação do cliente de 0,02 a 1 SCCM)
  • Precisão: ±1% F.S.
  • Tempo de resposta: 0,2 a 2 segundos
  • Alimentação: 24 V CC
  • Partes em contato com o fluido: aço inoxidável 316L
  • Exibição: digital local, unidades SCCM
  • Conexão: encaixe de 6 mm (também disponível com rosca de 1/4")
  • Calibração: nitrogênio, com fator de conversão de gás

Se, posteriormente, o laboratório precisar controlar o fluxo em vez de apenas medi-lo, o mesmo corpo de controle pode ser encomendado como SFC com uma válvula proporcional integrada. A troca de medidor para controlador não altera as conexões nem o layout do painel.

Perguntas frequentes

1. Um medidor de vazão mássica térmica consegue realmente medir 0,02 SCCM com precisão?
Sim, dentro de ±1% da escala completa, desde que o gás esteja limpo e seco. Recomenda-se um filtro em linha de 0,02 mícron a montante. Partículas e névoa de óleo podem revestir o sensor aquecido e alterar a calibração ao longo do tempo.
2. Preciso recalibrar se eu trocar de ar para nitrogênio ou hélio?
O medidor é calibrado para nitrogênio por padrão. Para outros gases, aplique o fator de conversão de gás (FCG) fornecido com o medidor. Por exemplo, o FCG para ar é 1,00 (praticamente o mesmo que N2), para He é em torno de 1,45 e para CO2 em torno de 0,74. O visor digital pode ser configurado para aplicar o FCG automaticamente na etapa de pedido.
3. E quanto ao refluxo ou picos de pressão?
Os sensores térmicos são unidirecionais e não são danificados pelo fluxo reverso, mas não conseguem medi-lo com precisão. Picos de pressão acima de 10 bar podem danificar a cabeça do sensor. Para trabalhos de laboratório abaixo de 5 bar, nenhuma proteção especial é necessária além de um regulador no lado da alimentação.
4. Por quanto tempo o certificado de calibração permanece válido?
Enviamos todos os medidores com um certificado de calibração de fábrica. A recalibração anual é uma prática padrão para uso em laboratório e pesquisa.
5. Qual é o prazo de entrega e a faixa de preço?
As unidades SFM padrão, com capacidade de 0,02 a 2 SCCM, são enviadas em 10 a 15 dias úteis após o pedido. O preço varia de acordo com o visor, a capacidade de vazão e o tipo de gás, mas normalmente fica entre US$ 1.000 e US$ 2.400 para um medidor e entre US$ 1.800 e US$ 3.200 para um controlador. Disponível em EXW Xangai ou DDP.

Envie-nos os detalhes da sua conexão de gás.

Se você tiver uma aplicação de gás com baixo fluxo , envie-nos:

  • Tipo de gás (ar, N2, He, O2, CO2, mistura personalizada)
  • Fluxo mínimo e máximo, com unidades (SCCM, SLM, mg/min)
  • Pressão de entrada (bar ou psi)
  • Diâmetro externo do tubo (6 mm, 1/4”, ou outro)
  • Preferência de exibição (local, remota ou ambas)
  • Sinal de saída necessário (4-20 mA, Modbus, nenhum)
  • Somente medidor ou controlador de fluxo com válvula

Retornaremos com um modelo recomendado, plano de calibração, preço e prazo de entrega em até um dia útil. Para aplicações abaixo de 0,02 SCCM, informe-nos a faixa desejada e indicaremos se a medição por fluxo de massa térmica ou micro Coriolis é a mais adequada. Consulte nosso medidor e controlador de fluxo de massa de baixa vazão SFM/SFC para obter todas as opções de configuração.

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