Pirometri
(127)I pirometri sono dispositivi che permettono la misurazione della temperatura senza contatto. Grazie al loro ampio intervallo di misurazione e alla velocità, vengono utilizzati in numerose applicazioni: sistemi di riscaldamento e raffreddamento, HVAC, trasporti (soprattutto nella manutenzione di veicoli, non solo automobili), nell'industria alimentare, farmaceutica e persino nel settore energetico. È importante notare che questo metodo di misurazione consente di esaminare elementi rotanti (rilevamento di punti di attrito), connessioni sotto tensione (tratti con resistenza elevata) o oggetti in aree pericolose. Considerando questo vasto spettro di applicazioni, vediamo come funzionano i pirometri e le loro caratteristiche principali.
Principio di funzionamento
I pirometri utilizzano il fenomeno della radiazione termica per misurare la temperatura. Tutti i corpi con una temperatura superiore allo zero assoluto emettono onde elettromagnetiche. La loro lunghezza d'onda rientra nell'intervallo della luce infrarossa (IR). Misurando l'intensità di questa radiazione, è possibile stimare con grande precisione la temperatura dell'oggetto. Nei pirometri, viene utilizzato a tale scopo un elemento optoelettronico sensibile alla luce. Per garantire che la misurazione avvenga in un'area specifica, i raggi IR vengono focalizzati sulla superficie sensibile alla luce tramite una lente semplice. I dati vengono elaborati da un convertitore A/D e da un circuito appositamente programmato.
Tipi di pirometri
La principale e più evidente suddivisione dei pirometri riguarda il loro scopo e costruzione. Sebbene il principio di funzionamento sia lo stesso per tutti i dispositivi, differiscono per precisione e funzionalità (descritte di seguito).
Pirometri portatili
I più comuni sono i pirometri portatili, in cui l'elemento di misurazione è montato su un'impugnatura. Nella maggior parte dei modelli, l'impugnatura contiene un vano per le batterie e nella parte superiore si trova un grilletto che serve ad attivare la misurazione. In questo modo, il dispositivo può essere utilizzato con una mano e facilmente puntato verso l'oggetto da misurare. Sull'impugnatura si trova il modulo del pirometro con la lente e, dal lato dell'operatore, un display (solitamente LCD) che mostra i risultati e le impostazioni, oltre a pulsanti per modificarle. Il formato e l'uso dei dispositivi portatili sono abbastanza uniformi, indipendentemente dalla loro destinazione d'uso specifica. Le funzioni specifiche di questi dispositivi sono descritte di seguito.
Pirometri per l'automazione industriale
Per i pirometri utilizzati nei sistemi di automazione, il modulo di misurazione è molto più compatto, in modo da poter essere installato in diverse posizioni e in spazi ristretti. L'alimentazione e i dati delle misurazioni vengono trasmessi tramite connettori industriali standard, quindi questo modulo non è un'unità autonoma. Nella maggior parte dei casi, vengono installati in modo statico. Poiché possono effettuare misurazioni a una certa distanza e operare in un intervallo di temperatura relativamente ampio, nell'ambiente industriale vengono utilizzati per la misurazione della temperatura senza contatto di forni, elementi con temperature estreme e in sistemi che richiedono elevati standard igienici (industria alimentare, chimica, farmaceutica, ecc.). Poiché l'elemento sensibile alla luce è collegato a un controller esterno, le misurazioni possono essere effettuate più rapidamente (con frequenza più elevata) rispetto ai dispositivi portatili.
Funzioni aggiuntive dei pirometri
La funzionalità dei pirometri destinati ai sistemi di automazione dipende dal modello: possono essere altamente configurabili o fungere da tipo di sensore termico. Nei modelli portatili, i produttori dotano i dispositivi di una serie di funzioni che facilitano la raccolta delle misurazioni, in particolare quelle di routine e periodiche. Quando si sceglie un pirometro, è consigliabile considerare come le capacità estese di un modello influiscano sull'ergonomia del lavoro.
Risoluzione ottica e puntatore laser
L'equipaggiamento standard dei pirometri portatili include un puntatore laser, che indica la superficie da misurare. È importante notare che non si tratta di un punto unico. A causa del principio di funzionamento, il pirometro misura l'intensità della radiazione emessa in una determinata area.
Le caratteristiche ottiche sono indicate nel manuale per informare l'utente da quale distanza effettuare la misurazione. L'elemento più importante di questa specifica è la risoluzione ottica, che indica l'area da cui vengono raccolte le onde elettromagnetiche per la misurazione. La radiazione infrarossa viene focalizzata sull'elemento sensibile alla luce tramite una lente – il campo visivo del pirometro può quindi essere descritto come un cono con il vertice situato sull'elemento di misurazione e perpendicolare alla sua superficie. Più ci si allontana dalla lente, più ampia sarà l'area da cui proviene la radiazione infrarossa (il che riduce la precisione della misurazione a distanze maggiori). Nella maggior parte dei pirometri, il raggio laser indica l'altezza del cono, ma alcuni modelli emettono raggi aggiuntivi che segnalano il perimetro della base, mostrando all'operatore l'area esatta misurata. Ciò è particolarmente utile durante la raccolta dei dati in installazioni complesse di riscaldamento, raffreddamento o HVAC, dove tubi e condotti sono molto vicini tra loro.
Per quanto riguarda i fattori che influenzano i risultati della misurazione, è importante ricordare che quasi tutti i corpi riflettono la radiazione infrarossa proveniente da altre fonti (allo stesso modo in cui riflettono la luce visibile), quindi la temperatura ambientale influisce in una certa misura (generalmente minima) sui risultati della misurazione.
Allarmi acustici e visivi
In alcune situazioni, all'utente del pirometro non interesserà una temperatura specifica, a meno che non superi i valori di soglia. Ciò accade, ad esempio, durante ispezioni regolari, quando si verifica se alcune aree o elementi dell'impianto non siano surriscaldati o sottoraffreddati. Per questo motivo, alcuni modelli di pirometri consentono di impostare valori di soglia e emettono un allarme acustico e/o visivo quando la temperatura misurata è al di fuori dell'intervallo stabilito. Questa funzione semplice accelera notevolmente molte attività di manutenzione e servizio.
Funzioni MIN, MAX, AVG, ecc.
Durante la misurazione di oggetti con temperatura variabile (ad esempio, componenti termoregolatori, punti dei sistemi HVAC), è utile una funzione che consente al dispositivo di memorizzare i valori estremi registrati in un determinato periodo di tempo. Le funzioni MIN e MAX indicano la temperatura più bassa e più alta che il dispositivo ha misurato durante la pressione del grilletto di attivazione. Inoltre, è spesso disponibile una misurazione media (AVG), utile per misurare grandi superfici come sistemi idraulici/pneumatici o pannelli fotovoltaici, per stimare le perdite complessive e ottimizzare le prestazioni.
Memoria delle misurazioni e comunicazione
Se il pirometro verrà utilizzato frequentemente e regolarmente, ad esempio durante l'ispezione di grandi impianti, potrebbe essere una buona idea investire in un dispositivo con funzionalità avanzate, come memoria integrata e la possibilità di esportare i risultati su un computer (per un'elaborazione successiva o la creazione di report). Questi modelli comunicano tramite protocolli wireless (Bluetooth, WiFi), connettori comuni (USB), e talvolta supportano schede di memoria rimovibili. Le informazioni raccolte possono essere facilmente esportate in un file e analizzate o utilizzate per generare report.
Parametri importanti dei pirometri
Quando si sceglie un pirometro, oltre alle funzionalità descritte sopra, è fondamentale considerare diversi parametri chiave. Il primo è, ovviamente, l'intervallo di misurazione, che definisce l'intervallo termico in cui il dispositivo funziona. Anche la risoluzione della misurazione sarà rilevante. Inoltre, la maggior parte dei dispositivi consente una correzione regolabile del coefficiente di emissività (determinato, ad esempio, dal materiale, dallo stato fisico, dalla texture e dall'angolo di osservazione dell'oggetto misurato).
Le preferenze personali includono la dimensione e il peso del dispositivo, nonché la dimensione dello schermo. È importante anche verificare se il pirometro viene fornito con accessori, come sonde, termocoppie, custodie o valigette di trasporto. Se il dispositivo verrà utilizzato frequentemente, potrebbe essere utile investire in un modello alimentato da una batteria ricaricabile. Per dispositivi destinati a essere utilizzati in ambienti professionali, un fattore importante sarà il certificato di calibrazione del sensore. Vale anche la pena prestare attenzione al grado di protezione (impermeabilità), che spesso è molto elevato (ad esempio, IP65), consentendo l'uso in condizioni ambientali difficili.
Per quanto riguarda i pirometri destinati all'installazione in sistemi di automazione industriale o che svolgono una funzione di controllo in altri sistemi, oltre ai parametri menzionati, una caratteristica chiave sarà l'interfaccia del dispositivo. Molti di questi prodotti possono comunicare utilizzando standard industriali comuni, come Profibus o RS485.
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