In questa mini serie di due articoli, illustriamo quali sono i sette fattori da considerare nella scelta della sonda di temperatura industriale più adatta in base ai punti di misura del vostro processo.
La maggior parte dei punti di misura di un processo vengono utilizzati per il monitoraggio della temperatura. Oggi, per questi punti di misura, si tende ad utilizzare strumenti elettrici per la misura della temperatura come la termoresistenza e la termocoppia. Ma con tutte le scelte e le opzioni sul mercato, quale strumento è più adatto e per quale tipo di misura?
A questa domanda non esiste una risposta valida per tutti i modelli. Quasi ogni punto di misura ha criteri unici che devono essere presi in considerazione. Di seguito sono riportati alcuni fattori che determinano la scelta dello strumento più adatto:
1. Precisione di misura e temperatura operativa
Le termoresistenze, note anche come rilevatori di temperatura a resistenza (RTD), offrono alta precisione ed eccellente stabilità a lungo termine. Il valore di tolleranza per i sensori di classe AA è 0,10 ° C + 0,0017 | t |. Tuttavia, secondo la norma IEC 60751, i campi di misura consentiti per i sensori a resistenza generalmente impediscono l’uso a temperature superiori a 600 °C.
Sebbene, a parte alcune eccezioni, la stabilità a lungo termine delle termocoppie (TC) sia significativamente inferiore a quella delle RTD, le TC sono in grado di misurare temperature fino a 1.700 °C.
2. Dimensioni e resistenza alle vibrazioni
A causa delle dimensioni ed esecuzioni dei sensori, le termoresistenze hanno un diametro maggiore rispetto alle termocoppie. Gli strumenti WIKA, ad esempio, utilizzano una dimensione minima di circa 2,0 mm per le termoresistenze e 0,5 mm per le termocoppie.
A causa della loro semplice costruzione, le termocoppie non sono sostanzialmente influenzate dalle vibrazioni elevate. Le termoresistenze standard possono sopportare un carico di 6 g sulla punta della sonda o fino a 60 g se sono incorporate delle esecuzioni speciali.
3.Tempo di risposta
Dettaglio del tempo di risposta di una membrana con tre soglie: t50 (giallo), t63 (verde) e t90 (verde).
Il tempo di risposta termica indica la velocità con cui uno strumento ETM (misura elettrica della temperatura) risponde a una variazione di temperatura sul lato del processo. Il benchmark comune del 90% del tempo, o t90, rappresenta il tempo impiegato da una sonda per raggiungere il 90% del valore di stato stazionario a seguito di un improvviso sbalzo di temperatura.
Sono diversi i fattori che influenzano il tempo di risposta. A parte il fluido di processo e la sua portata (velocità), il fattore più importante da considerare è il pozzetto termometrico utilizzato. L’elevata massa termica di questo tubo di protezione prolunga sensibilmente il tempo impiegato dal calore del fluido per trasferirsi al sensore della sonda di temperatura. Tuttavia, è possibile utilizzare diverse opzioni per ridurre questo tempo di risposta.
In caso di una bassa velocità del fluido, considerare l’utilizzo di pozzetti con punta affusolata, a gradini o esposta. Un’altra opzione sono i cosiddetti sensori “face-sensitive”; essi sono integrati nella parete del pozzetto e sono separati dal processo solo da una membrana, sottile come un wafer.
Migliorare i tempi di risposta nei processi con fluidi ad alta velocità è piuttosto più complesso. Una possibilità è di ridurre la profondità di inserzione e, quindi, anche le forze che agiscono sul pozzetto. Tuttavia, se si considera che la punta della sonda non è più abbastanza immersa nel processo, le misure elettriche di temperatura non saranno più molto precise. Per ovviare a questo problema è possibile ottenere una maggiore stabilità aumentando il diametro del bulbo. L’aspetto negativo da considerare, ovviamente, è un tempo di risposta più lungo.
Gli avvolgimenti elicoidali presenti sul pozzetto interrompono i vortici, rendendoli troppo deboli per causare affaticamento meccanico.
I pozzetti termometrici con bulbo elicoidale come l’esecuzione brevettata ScrutonWell® di WIKA rappresentano un compromesso tra maggiore resistenza e tempi di risposta più brevi. Gli avvolgimenti elicoidali sullo stelo più lungo servono a spezzare i vortici che creano vibrazioni, riducendo così la probabilità di rottura del pozzetto quando immersi in fluidi ad alta velocità.
Nella seconda parte troverai quali sono gli ulteriori fattori da considerare nella scelta dello strumento per la misura elettrica di temperatura più adatto da utilizzare.