Calibrazione e regolazione degli strumenti di misurazione dell'umidità ? Vantaggi e svantaggi dei diversi metodi

Calibrazione e regolazione degli strumenti di misurazione dell'umidità ? Vantaggi e svantaggi dei diversi metodi

Dispositivi per la misurazione dell'umidità relativa possono essere calibrati o regolati in diversi modi. Il risultato ideale sarebbe verificare e certificare tutti i dispositivi in un laboratorio accreditato secondo i più elevati standard. Tuttavia, nella realtà, bisogna trovare soluzioni che mettano d'accordo fattori di tempo, costi, requisiti tecnici, competenze specialistiche e esigenze particolari degli utenti.

Come aiuto nella scelta delle procedure e dei metodi di calibrazione, qui vengono descritte alcune delle tecniche più comunemente utilizzate, insieme ai loro vantaggi e svantaggi. Innanzitutto, però, devono essere chiariti quattro termini che si incontrano in tutti i processi di calibrazione.

Calibrazione ? Processo mediante il quale i valori rilevati con uno strumento di misura vengono confrontati con quelli di un riferimento o di uno standard.
Regolazione ? Processo mediante il quale la visualizzazione di uno strumento di misura, cioè il valore misurato/visualizzato (il cosiddetto valore reale), viene corretto il più possibile al valore corretto, detto valore di riferimento.
Intervallo di calibrazione ? Differenza di tempo tra due calibrazioni consecutive di uno strumento di misura.
Standard di lavoro ? Uno strumento di misura calibrato con l’ausilio di uno standard secondario o primario, per essere poi utilizzato nella calibrazione di altri strumenti.

Il termine "calibrazione" viene spesso, ma non sempre, frainteso come confronto comprensivo di regolazione. Per evitare malintesi, non bisogna presumere che una calibrazione includa automaticamente anche una regolazione.

Spesso i produttori vengono interrogati dai clienti su quali intervalli di calibrazione raccomandino. È un approccio ragionevole, ma nella pratica la capacità di prestazioni di uno strumento può diminuire nel tempo a seconda dell’uso. Perciò, spetta all’utente stabilire gli intervalli di calibrazione. I metrologi cercano di risolvere il problema calibrando regolarmente lo strumento (senza regolarlo) e registrando i dati, fino a quando la deriva del valore misurato supera le tolleranze consentite. L’intervallo di calibrazione è il tempo tra la calibrazione al tempo tn e quella successiva al tempo tn+1. Tra questi due momenti, lo strumento si trova in condizioni di funzionamento calibrate e affidabili. Questo intervallo viene monitorato tramite calibrazioni aggiuntive, meno frequenti, fino a quando si evidenzia un andamento di prestazioni accettabile.

Uno standard di lavoro può essere qualsiasi strumento di misura utilizzato per calibrare un altro strumento di misura. La precisione e la ripetibilità non sono decisive per questo standard di lavoro. Le prestazioni di questo standard devono essere adeguate solo all’uso previsto. È importante che questo standard venga calibrato regolarmente con uno standard secondario o primario e che il comportamento operativo venga attentamente monitorato e documentato.

Temperatura ? un fattore essenziale

L’umidità relativa è estremamente dipendente dalla temperatura. Per ottenere i migliori risultati di calibrazione, tutte le apparecchiature utilizzate devono mantenere una temperatura equilibrata. Ciò significa che l’ambiente di calibrazione deve avere una temperatura stabile, e che lo standard di lavoro e il dispositivo da calibrare devono trovarsi alla stessa temperatura. Se queste condizioni non sono garantite, il dislivello di temperatura può causare errori di calibrazione. In pratica, ciò significa che gli standard portatili devono adattarsi alla temperatura ambiente locale. Questo è particolarmente vero quando uno standard, conservato a temperatura ambiente, viene impiegato in un processo o in un ambiente con temperature più alte o più basse rispetto alla temperatura ambiente.

Calibrazione in situ a un punto

Con questo metodo si utilizza uno standard di lavoro per calibrare uno strumento di misura fisso, senza doverlo mettere fuori servizio. Ad esempio, un tecnico può verificare un trasmettitore di misura montato a parete usando uno strumento portatile. Il vantaggio principale è che la procedura è rapida e semplice. Non ci sono tempi di inattività per lo strumento di misura, e non sono necessari ulteriori personale per lo smontaggio. Tuttavia, uno svantaggio è l’assenza di un secondo punto di calibrazione per verificare il comportamento dinamico corretto dello strumento.

Se le condizioni ambientali sono soggette a poche variazioni, può essere sufficiente avvicinare leggermente il sensore all’aria per osservare la sua reazione e il suo recupero. Se le condizioni sono più variabili, è preferibile una calibrazione multipunto.

Calibrazione multipunto in esercizio

Le calibrazioni a due o tre punti possono essere eseguite sul posto con generatori di umidità, se l’ambiente mantiene una temperatura stabile. È possibile ottenere valori di umidità certificati con molte apparecchiature diverse, anche se tutte hanno alcune limitazioni o requisiti specifici. Ad esempio, un bagno salino saturo rappresenta una soluzione economica e facilmente trasportabile.

Tuttavia, bisogna prevedere abbastanza tempo per ridurre al minimo le variazioni di umidità causate dalle differenze di temperatura. Poiché i bagni salini sono considerati non reversibili, la reversibilità deve essere garantita, ad esempio, usando uno standard di lavoro adeguato nel bagno salino insieme al campione da calibrare. Il vantaggio di una calibrazione multipunto sul posto è che permette di garantire il corretto funzionamento di uno strumento di misura in un intervallo di utilizzo definito. Purtroppo, queste calibrazioni sono più complesse rispetto alle semplici calibrazioni in situ a un punto. I tecnici necessitano di attrezzature più sofisticate, e lo strumento deve operare offline. La procedura può durare circa un’ora o più. Inoltre, le condizioni sul posto spesso non sono ottimali, rendendo difficile ottenere un alto livello di precisione.

Calibrazione nel laboratorio aziendale

Alcune aziende possiedono propri laboratori metrologici con le capacità necessarie per strumenti di misura e calibrazioni. Questi laboratori sono comuni in aziende che devono mantenere un grande numero di strumenti o effettuare misurazioni in settori critici. La calibrazione in un laboratorio aziendale offre molti vantaggi. Le possibilità del laboratorio possono essere adattate alle esigenze dell’azienda. In alcuni casi, si elimina completamente la responsabilità sulla capacità degli strumenti da parte degli utenti. I metrologi possono stabilire gli intervalli di calibrazione, e tecnici qualificati svolgono le operazioni a un livello elevato in un ambiente controllato. Ciò permette di ridurre i tempi di lavorazione e di offrire un servizio personalizzato ai clienti. Tuttavia, in aziende più grandi, tali vantaggi possono essere limitati dal fatto che l’attrezzatura di calibrazione non si trovi vicino agli strumenti di misura operativi.

Laboratori di calibrazione commerciali

Esistono strutture a scopo di lucro che offrono servizi di calibrazione. In genere, gli strumenti vengono rimossi dal servizio e inviati al laboratorio per la calibrazione. Alcuni laboratori commerciali dispongono di personale per l’installazione e la rimozione degli strumenti. Alcuni offrono anche calibrazioni in loco tramite laboratori mobili. Questi laboratori sono utili soprattutto per le aziende che devono calibrare un numero ridotto di strumenti, rendendo ingiustificato l’investimento in calibratori propri. La competenza dei laboratori varia: alcuni offrono servizi di alta qualità, paragonabili a quelli delle istituzioni nazionali di normazione, come il NIST. Altri specializzano in condizioni di umidità difficili da riprodurre, come umidità estremamente alta o bassa in ambienti con temperature estreme. Quando si sceglie un laboratorio di calibrazione, è consigliabile assicurarsi che sia accreditato, cioè verificato e certificato da un’ente indipendente. Il risultato di questa certificazione è una definizione chiara delle attività del laboratorio, comprese le grandezze di misura, i range e le incertezze gestite. In Europa, esistono organismi di certificazione in tutti gli Stati membri che rilasciano elenchi ufficiali dei laboratori accreditati.