Comparación de Sensores para una Medición Eficaz de H2O2 Vaporizado
¿Qué tipo de sensor debería seleccionar para medir la humedad con peróxido de hidrógeno vaporizado?
En esta nota de aplicación «Mediciones de humedad en aplicaciones de biodescontaminación de peróxido de hidrógeno vaporizado», describimos el impacto del VH2O2 en la medición de la humedad y cómo seleccionar el sensor correcto. Comparamos los sensores HUMICAP®, los sensores catalíticos HUMICAP® y el sensor PEROXCAP® para mostrar cómo funciones como la purga química, que es estándar en las sondas de la serie HPP270 , aseguran mediciones precisas y repetibles.
Mediciones de humedad en aplicaciones de biodescontaminación de peróxido de hidrógeno vaporizado
El peróxido de hidrógeno vaporizado (VH2O2), un agente de desinfección común en las industrias de las ciencias de la vida, se usa para biodescontaminar numerosas aplicaciones que incluyen: incubadoras, aisladores, salas limpias y líneas de proceso.
El VH2O2 tiene muchas ventajas cuando en comparación con otros agentes de esterilización de uso común, como dióxido de cloro, formaldehídos y óxido de etileno. Puede utilizarse a bajas temperaturas y es compatible con una amplia variedad de materiales. Con la ayuda de un control preciso del ciclo de descontaminación, el VH2O2 puede destruir el espectro completo de contaminantes biológicos debido a su capacidad para oxidar el ADN, las proteínas y los lípidos de la membrana. Otra ventaja del peróxido de hidrógeno (H2O2) es que se descompone en agua (H2O) y oxígeno (O2):
2H2O → 2H2O + O2
Una vez que se completa la fase de aireación de biodescontaminación, no quedan compuestos tóxicos en el área de descontaminación y las superficies quedan libres de químicos. residuo.
Un ciclo típico de biodescontaminación del VH2O2
La eficacia de descontaminación del VH2O2 depende de varios factores, como la concentración de H2O2 vaporizada, el tiempo de exposición, la circulación del gas y el tipo de organismos que se neutralizan. Una vez que se han realizado todos los pasos de calificación y se ha validado el ciclo de biodescontaminación, se puede repetir la biodescontaminación de VH2O2 con resultados satisfactorios. La biodescontaminación se puede dividir en cuatro pasos separados, cada uno de los cuales debe controlarse y monitorearse cuidadosamente:
1. Fase de deshumidificación
El área descontaminada debe deshumidificarse antes de la fase de acondicionamiento porque el vapor de peróxido de hidrógeno se inyectará en el ambiente con vapor de agua. La falta de deshumidificación puede provocar una condensación no deseada.
2. Fase de acondicionamiento
Esta fase logra las condiciones adecuadas para la descontaminación y se inyecta VH2O2 al ambiente.
3. Fase de biodescontaminación
Los valores objetivo dependen de la aplicación, por ejemplo: H2O2 300–1200 ppm, humedad 50–100%. Las superficies y los microorganismos están expuestos a concentraciones letales de vapor de peróxido de hidrógeno durante un tiempo de exposición suficiente.
4. Fase de aireación
El H2O2 se cataliza típicamente en vapor de agua y oxígeno con la ayuda de un convertidor catalítico.
Humedad relativa, saturación relativa y concentración de VH2O2
El agua (H2O) y el peróxido de hidrógeno (H2O2) tienen estructuras moleculares similares y ambos afectan la humedad y el punto de saturación del aire. La humedad relativa (RH) por definición indica solo el nivel de vapor de agua en el aire en relación con la temperatura. En aire rico en vapor de peróxido de hidrógeno, la condensación ocurrirá antes del 100% de humedad relativa.
La combinación de vapor de agua y vapor de peróxido de hidrógeno determina la saturación relativa (RS). La saturación relativa depende de la concentración de agua y vapor de peróxido de hidrógeno, así como de la temperatura del aire. Cuanto más alta sea la temperatura, más agua y vapor de peróxido de hidrógeno puede contener el aire. Cuanto menor sea el nivel de humedad, más moléculas de H2O y H2O2 se pueden agregar antes de la condensación.
Los sensores de humedad relativa estándar no se recomiendan en condiciones de H2O2 vaporizado porque carecen de una capa catalítica protectora para descomponer las moléculas de peróxido de hidrógeno. Cuando un sensor de humedad se expone a concentraciones nocivas de peróxido de hidrógeno, es probable que pierda precisión. La cantidad de desviación del sensor dependerá de la concentración de H2O2 y el tiempo de exposición. Dado que los sensores de humedad están diseñados para vapor de agua, el vapor de peróxido de hidrógeno provocará una respuesta más fuerte en el sensor. Esto significa que la saturación relativa calculada con mediciones de sensores de humedad normales puede causar un mayor error de medición, especialmente en concentraciones más altas de VH2O2.
Alternativamente, se puede utilizar un sensor de humedad con una capa catalítica. La capa catalítica proporciona protección adicional para el sensor al descomponer el dañino VH2O2. Como resultado, el sensor solo puede medir un nivel de humedad relativa, dejando el nivel de saturación relativa desconocido. También vale la pena mencionar que el VH2O2 puede causar errores de medición adicionales durante la biodescontaminación. Parte de la humedad catalizada todavía se medirá en el sensor, creando un pequeño error positivo. La magnitud de este error es algo incontrolable debido a factores como la inyección de vapor, la velocidad del flujo, los filtros y la temperatura. El error del sensor causado por el VH2O2 se puede estimar asumiendo que todo el VH2O2 convertido se mide en el sensor.
Por ejemplo, la influencia máxima del error del filtro catalítico es aproximadamente +1% RH a 300 ppm VH2O2, o +3% RH a 900 ppm VH2O2 (a 23°C).
Un sensor de humedad con una capa catalítica es una elección natural en aplicaciones donde la medición de la humedad no es necesaria para controlar el proceso de biodescontaminación real, sino que se utiliza para controlar las condiciones de humedad entre los ciclos de limpieza.
Además de estas características de sensor de humedad (no catalítico y catalítico), existe una solución alternativa que combina ambas tecnologías con valor agregado. La tecnología PEROXCAP® de Vaisala contiene ambos tipos de sensores de humedad. Esta combinación de sensores de humedad, uno con y otro sin capa catalítica, supera las limitaciones de los sensores individuales. Por lo tanto, los sensores PEROXCAP® contenidos en las sondas de la serie HPP270 de Vaisala pueden medir con precisión tanto la humedad relativa y la saturación como la concentración de VH2O2.
Medición de la HR durante la biodescontaminación con un sensor de humedad catalítico
Purga química para mejorar la estabilidad
La deriva del sensor causada por el VH2O2 depende de varios factores: concentración de H2O2, tiempo de exposición, cantidad de vapor de agua y temperatura del aire. Para exposiciones poco frecuentes, la condición de VH2O2 máxima recomendada para un sensor catalítico sin purga química o calentamiento es de 400 ppm en ambientes sin condensación. En este caso, el tiempo de exposición total recomendado es de 100 horas entre calibraciones del sensor. Si se requiere una concentración más alta de VH2O2, o si se esperan ciclos de descontaminación frecuentes, se recomienda un sensor con función de purga química.
Las sondas de la serie HPP270 incluyen calefacción y purga química como características estándar. Estas características hacen que las sondas sean una solución ideal para aplicaciones de biodescontaminación de VH2O2 debido a la alta precisión de la tecnología de sensor dual PEROXCAP®. La purga química está disponible como opción en varios productos de humedad de Vaisala, como los transmisores de la serie HMT330, el módulo de humedad HMM170 y las sondas inteligentes HMP. Un sensor de humedad con una capa catalítica se beneficia de esta característica porque el calentamiento periódico también mejora la estabilidad de la capa catalítica.
Si el objetivo del proceso de biodescontaminación es alcanzar un estado de condensación subvisible, se recomienda que la sonda esté equipada con un sensor compuesto para el ciclo de calentamiento del sensor. Las sondas de la serie HPP270 y las sondas de humedad con purga química son adecuadas para ambos tipos de procesos: biodescontaminación de VH2O2 sin condensación y con condensación.
Recomendaciones para:
Monitorear procesos de biodescontaminación: La sonda HPP272 proporciona una forma confiable de medir la saturación relativa, la humedad relativa y la concentración de peróxido de hidrógeno durante la biodescontaminación.
Medición de humedad entre ciclos de limpieza: El HPP272 con sensor PEROXCAP®, o una medición de humedad con un sensor catalítico HUMICAP® y una función de purga, ofrece la mejor protección contra la exposición al peróxido de hidrógeno y el mejor rendimiento en la medición de la humedad relativa entre procesos de biodescontaminación.
Resumen
La elección del método de medición correcto para una aplicación de VH2O2 depende del caso de uso. Podría ser suficiente medir solo la humedad relativa durante la deshumidificación o entre los ciclos de limpieza, confiando en la estabilidad del equipo de generación de vapor y otros factores del proceso. En algunas aplicaciones, se requiere control y monitoreo de VH2O2. La siguiente tabla compara los sensores de humedad relativa (HUMICAP®), los sensores de humedad relativa con capa catalítica (CATALYTIC HUMICAP®), y la combinación de estos dos sensores en una sola sonda (PEROXCAP®).
HUMICAP®
CATALYTIC HUMICAP®
PEROXCAP®
Descripción
Diseñado para medir la HR en múltiples aplicaciones
Diseñado para medir la HR en un ambiente donde se usa VH2O2
Diseñado para medir HR y VH2O2 ppm
Medición de humedad relativa (HR%) durante el funcionamiento normal
No se recomienda. Preciso, pero no ideal para ciclos de biodescontaminación de VH2O2.
Valor de humedad relativa preciso.
Valor de humedad relativa preciso.
Medición de humedad relativa (% RH) durante la biodescontaminación
No es precisa. El VH2O2 puede provocar una deriva del sensor
El H2O exacto, pero extra de la capa catalítica puede causar un error adicional
Valor de humedad relativa preciso
Medición de saturación relativa (RS%) durante la biodescontaminación
No se recomienda. La lectura de HR es más alta que el nivel de saturación real.
No recomendado. El H2O2 se cataliza, dejando solo H2O para medir
Valor de saturación relativa preciso
Medición de vapor de H2O2 durante la biodescontaminación
No disponible
No disponible
Recomendado. Las ppm de vapor de H2O2 se calculan con el algoritmo patentado de Vaisala
Durabilidad a largo plazo
El ambiente de condensación de VH2O2 causará una deriva excesiva
Tolera el VH2O2 en ambientes de condensación
Tolera VH2O2 en ambientes de condensación
Calentamiento del sensor y purga química
La purga del sensor opcional ofrece protección adicional contra la condensación
La purga del sensor opcional ofrece una protección adicional contra la condensación
Características estándar de los PEROXCAP®
Productos recomendados
- Sondas de la serie HPP270: o HPP271 (para H2PO2 ppm) o H2O2 ppm, RH / RS%, temperatura, punto de rocío, presión de vapor)
