Quando i gas sono utilizzati in volumi significativi, un sistema di distribuzione centralizzato è una necessità pratica. Un sistema di distribuzione ben concepito ridurrà i costi operativi, aumenterà la produttività e migliorerà la sicurezza. Un sistema centralizzato permetterà il consolidamento di tutte le bombole in un unico luogo di stoccaggio. Con tutte le bombole in un posto, il controllo dell'inventario sarà ottimizzato e la gestione delle bombole sarà semplificata e migliorata. I gas possono essere separati per tipo per migliorare la sicurezza.

La frequenza di sostituzione delle bombole è ridotta in un sistema centralizzato. Si ottiene collegando più bombole a collettori in banchi in modo tale che un banco possa essere spurgato, rifornito e spurgato in modo sicuro mentre un secondo banco fornisce un servizio di gas continuo. Questo tipo di sistema a collettore può fornire gas a più applicazioni e persino a intere strutture, eliminando la necessità di bombole e regolatori separati per ogni punto di utilizzo.

Poiché la commutazione delle bombole può essere effettuata automaticamente dal collettore, le bombole in un banco saranno esaurite in modo uniforme, con conseguente migliore utilizzo del gas e costi inferiori. L'integrità del sistema di erogazione sarà meglio protetta poiché la sostituzione delle bombole avverrà in un ambiente isolato e controllato. I collettori di gas usati in questi sistemi dovrebbero essere dotati di valvole di ritegno per prevenire il riflusso del gas e di gruppi di spurgo per eliminare i contaminanti che entrano nel sistema durante la sostituzione. Inoltre, la maggior parte dei sistemi di erogazione del gas può essere configurata con allarmi per indicare quando una bombola o un gruppo di bombole deve essere sostituit.

Purezza

Il livello di purezza del gas richiesto in ogni punto di utilizzo è estremamente importante nella progettazione di un sistema di erogazione del gas. Il mantenimento della purezza del gas è semplificato con un sistema centralizzato come descritto sopra. La selezione dei materiali per la costruzione dovrebbe essere coerente in tutto. Per esempio, se viene utilizzato un gas di qualità per la ricerca, si dovrebbe utilizzare una costruzione interamente in acciaio inossidabile e valvole di chiusura senza membrana per eliminare la contaminazione del flusso di gas.

In generale, tre livelli di purezza sono sufficienti per descrivere quasi tutte le applicazioni.

Il primo livello, solitamente descritto come un'applicazione MULTI-PURPOSE, ha il requisito di purezza meno rigoroso. Le applicazioni tipiche possono includere saldatura, taglio, assistenza laser, assorbimento atomico o spettrometria di massa ICP. I collettori per applicazioni multiuso sono progettati economicamente per la sicurezza e la convenienza. I materiali accettabili per la costruzione includono ottone, rame, Teflon®, Tefzel® e Viton®. Le valvole a pacco, come le valvole a spillo e le valvole a sfera, sono spesso usate per la chiusura del flusso. I sistemi di distribuzione del gas fabbricati a questo livello non dovrebbero essere usati con gas ad alta o altissima purezza.

Il secondo livello, chiamato applicazione ad ALTA PUREZZA, richiede un livello più alto di protezione contro la contaminazione. Le applicazioni includono i gas del risonatore laser o la cromatografia dove vengono utilizzate colonne capillari e l'integrità del sistema è importante. I materiali di costruzione sono simili ai collettori multiuso, ad eccezione delle valvole di chiusura del flusso che sono prive di diaframma per prevenire la diffusione di contaminanti nel flusso di gas.

Il terzo livello è indicato come applicazione ULTRA-HIGH PURITY. Questo livello richiede il massimo livello di purezza per i componenti di un sistema di erogazione del gas. La misurazione di tracce nella gascromatografia è un esempio di applicazione ad altissima purezza. I materiali bagnati per i collettori a questo livello devono essere selezionati per minimizzare l'assorbimento dei componenti in tracce. Questi materiali includono acciaio inossidabile 316, Teflon®, Tefzel® e Viton®. Tutti i tubi devono essere in 316SS puliti e passivati. Le valvole di chiusura del flusso devono essere senza diaframma.

È particolarmente importante riconoscere che i componenti che sono adatti ad applicazioni multiuso possono influenzare negativamente i risultati in applicazioni ad alta o altissima purezza. Per esempio, il degassamento dai diaframmi in neoprene nei regolatori può causare un'eccessiva deriva della linea di base e picchi irrisolti.

Tipi di sistemi di erogazione di gas

SISTEMI A STAZIONE SINGOLA - In alcune applicazioni, un gas viene utilizzato solo per calibrare la strumentazione. Per esempio, un sistema di monitoraggio continuo delle emissioni (CEMS) può richiedere il flusso di gas di calibrazione solo per pochi minuti ogni giorno. Una tale applicazione chiaramente non richiede un collettore di cambio automatico su larga scala. Tuttavia, il sistema di erogazione dovrebbe essere progettato per proteggere dalla contaminazione del gas di calibrazione e per ridurre al minimo i costi associati alla sostituzione delle bombole.

Un collettore a stazione singola con staffa è una soluzione ideale per questo tipo di applicazione. Fornisce un mezzo sicuro ed economico per collegare e cambiare le bombole, eliminando la necessità di lottare con il regolatore. Quando il gas include componenti corrosivi come HCl o NO, un gruppo di spurgo dovrebbe essere incorporato nel collettore per permettere al regolatore di essere spurgato con un gas inerte (solitamente azoto) per proteggerlo dalla corrosione. Il collettore singolo/stazione può anche essere dotato di un secondo pigtail. Questa disposizione permette di collegare una bombola aggiuntiva e tenerla in riserva. La commutazione viene effettuata manualmente utilizzando le valvole di chiusura delle bombole. Questa configurazione è solitamente auspicabile con i gas di calibrazione, poiché la miscela precisa dei componenti varia in qualche modo da cilindro a cilindro. Un cambio di bombola può richiedere il reset dello strumento.

SISTEMI DI SPOSTAMENTO SEMIAUTOMATICO - Molte applicazioni richiedono un uso continuo e/o volumi di gas più grandi di quanto sia pratico per un collettore a stazione singola. Qualsiasi pausa nella fornitura di gas si traduce in esperimenti persi o rovinati, in una perdita di produttività e persino in tempi di inattività per un intero impianto. I sistemi di commutazione semiautomatica forniscono la capacità di passare da una bombola o banco primario a uno di riserva senza interrompere la fornitura di gas, riducendo così al minimo i costosi tempi morti. Una volta che la bombola o il banco primario è esaurito, il sistema passa automaticamente alla bombola o al banco di riserva per un flusso di gas continuo. L'utente cambia quindi le bombole vuote con nuove bombole, mentre il gas continua a fluire dal lato della riserva. Una valvola bidirezionale è usata per indicare il lato primario o di riserva durante il cambio delle bombole.

SISTEMI DI SPOSTAMENTO PROGRAMMABILE COMPLETAMENTE AUTOMATICO - In alcuni processi critici di produzione e di laboratorio, una fornitura di gas ininterrotta è una necessità assoluta. Un'interruzione della fornitura di gas in queste strutture può comportare la perdita di un intero laboratorio di esperimenti in corso o persino l'arresto di una linea di produzione o di un processo. Il costo potenziale di uno di questi eventi è così alto che l'installazione di un sistema di erogazione del gas, progettato per fornire una fornitura di gas ininterrotta, è chiaramente giustificata. Un sistema di commutazione programmabile completamente automatico è generalmente selezionato per queste applicazioni.

I sistemi completamente automatici di Harris funzionano in modo simile ai sistemi semiautomatici, ma con caratteristiche aggiuntive. Queste caratteristiche includono una pressione di commutazione programmabile tra il banco primario e quello di riserva, il rilevamento automatico delle perdite e i contatti di uscita per il rilevamento a distanza e il rilevamento del livello del gas.