Misurazione affidabile del punto di rugiada: cosa dimostrano realmente i dati di misura

La precisione è solo un aspetto della qualità della misurazione. Per un monitoraggio completo del processo sono altrettanto importanti la stabilità a lungo termine, la ripetibilità, il tempo di risposta, il comportamento dopo la condensazione e la disponibilità ininterrotta dell’uscita di misura. Diverse serie di test per il TDS501 e l’EE355  mostrano come queste caratteristiche possano essere comprovate con i dati di misura.

Stabilità a lungo termine: osservata per anni

La stabilità a lungo termine del TDS501 è stata analizzata separatamente utilizzando dieci unità di test. I sensori sono stati utilizzati in aria compressa di Classe 321 (linea di aria compressa DN50, funzionamento 24 ore su 24, punto di rugiada tipico di −60 °C (Td), pressione di 8 bar e portata di 100 Nm³/h) e calibrati ripetutamente utilizzando un generatore di punto di rugiada con certificato accreditato. Le deviazioni a −70, −60 e −40 °C Td sono state valutate nel tempo come intervalli statistici. Durante i primi sei mesi, gli intervalli determinati in tutti e tre i punti di test sono rimasti entro ±2 °C Td. Da questa tendenza è stata inoltre ricavata una proiezione a 12 mesi. Anche questa proiezione rimane all’interno della banda di tolleranza. Si tratta esplicitamente di un’estrapolazione e non di un valore a lungo termine già misurato.

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Fig. 1: stabilità a lungo termine del TDS501 a −70, −60 e −40 °C Td. Il punto finale mostra la proiezione a 12 mesi ricavata dai primi sei mesi di dati misurati.

Sono disponibili dati a lungo termine per sette unità di test EE355 . Da marzo 2019, i trasmettitori sono stati controllati ripetutamente rispetto a un riferimento del punto di rugiada a −50, −40 e −25 °C Td.

A −50, −40 e −25 °C Td, tutte le deviazioni di misura disponibili sono rimaste entro la banda di tolleranza documentata di ±2 °C Td. Il comportamento è particolarmente uniforme a −40 e −25 °C Td: tra la prima e l’ultima misurazione, la deviazione di ciascuna unità di test è cambiata di non più di rispettivamente 0,41 °C e 0,39 °C Td.

Link in einer Lightbox öffnenFig. 2: deviazione assoluta massima delle sette unità di test EE355 a ciascuna data di misurazione. Il grafico mostra i punti di test del punto di rugiada a −50, −40 e −25 °C Td.
Fig. 2: deviazione assoluta massima delle sette unità di test EE355 a ciascuna data di misurazione. Il grafico mostra i punti di test del punto di rugiada a −50, −40 e −25 °C Td.

Ripetibilità: risultati comparabili nelle stesse condizioni

La ripetibilità è stata valutata utilizzando due unità di test TDS501 a −70, −65 e −50 °C Td. Ogni punto di test è stato stabilizzato per tre ore; per la valutazione è stato utilizzato il valore misurato immediatamente prima della modifica successiva del punto di test. Le misurazioni ripetute hanno mostrato solo deviazioni molto ridotte, inferiori a ±0,1 °C Td, in tutti e tre i punti di test. Il valore massimo è stato di ±0,0845 °C Td.

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Fig. 3: ripetibilità di due unità di test TDS501. Il grafico mostra la semiampiezza delle misurazioni ripetute in tre punti di test del punto di rugiada.

Tempo di risposta: reazione rapida a un cambiamento di umidità

Per simulare un incidente caratterizzato da un’elevata umidità, un TDS501 è stato inizialmente utilizzato per diverse ore in aria molto secca, a circa −74 °C Td. Il banco di prova è stato quindi esposto bruscamente ad aria più umida, a circa −20 °C Td. Il sensore è rimasto installato e in funzione per tutta la durata del test. La valutazione della risposta a questo cambiamento indica un tempo di risposta di circa 15 secondi per T63 e di circa 30 secondi per T90. Variazioni significative del punto di rugiada diventano quindi visibili nel segnale di misura già in una fase iniziale.

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Fig. 4: risposta dinamica del TDS501 a un cambiamento del punto di rugiada da circa −74 a −20 °C Td.

Condensazione: ancora conforme alle specifiche dopo l’esposizione ciclica

Nelle applicazioni con aria compressa, in caso di guasti o condizioni operative irregolari, può verificarsi una condensazione temporanea. Per riprodurre questa sollecitazione, due unità TDS501 sono state sottoposte a un test di condensazione basato sulla norma EN 60068-2-30, uno standard europeo che specifica le procedure di test ambientali in condizioni di elevata umidità. Il test comprendeva dodici cicli di dieci ore ciascuno a 93 ±3 % RH, con variazioni di temperatura tra 20 ±3 °C e 0 ±3 °C. Dopo il test, le curve caratteristiche sono state nuovamente verificate a −70, −65, −60 e −40 °C Td. Entrambe le unità di test sono rimaste entro la specifica di ±2 °C Td in tutti e quattro i punti di test.

Il test dimostra le prestazioni di misura dopo un’esposizione ciclica alla condensazione. Non deve essere interpretato come una dichiarazione relativa al funzionamento continuo in presenza di condensazione.

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Fig. 5: deviazione di misura di due unità di test TDS501 dopo il test di condensazione ciclica, basato sulla norma EN 60068-2-30.

Misurazioni ininterrotte durante la calibrazione automatica

Oltre alla precisione e alla stabilità, è essenziale che il valore misurato rimanga continuamente disponibile durante il funzionamento. In una rampa del punto di rugiada da −70 a −65 °C Td, con una velocità di circa 0,5 °C/min, il TDS501 ha continuato a fornire letture per tutta la durata della calibrazione automatica; la sua influenza era appena visibile nella traccia del segnale.

Un confronto su circa 40 ore a circa −56 °C Td illustra la differenza rispetto a un metodo convenzionale di calibrazione automatica. Entrambi i sensori hanno prodotto valori medi comparabili di −55,9 e −55,8 °C Td. Tuttavia, il sensore convenzionale ha mantenuto il suo ultimo valore misurato durante la calibrazione automatica, mostrando poi un salto di circa 1,5–2 °C. Con il TDS501 non si è verificata alcuna interruzione della misurazione e le variazioni del segnale causate dalla calibrazione automatica sono risultate notevolmente più graduali.

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Fig. 6: confronto del segnale di misura durante la calibrazione automatica. Il TDS501 fornisce letture continue senza congelamento del segnale.

La qualità della misurazione è più di un valore di precisione

Le serie di test mostrano che una misurazione affidabile del punto di rugiada si basa su diverse caratteristiche: una ridotta deviazione rispetto al riferimento, letture stabili per lunghi periodi, elevata ripetibilità, risposta rapida ai cambiamenti, comportamento affidabile dopo l’esposizione alla condensazione e disponibilità continua dell’uscita di misura. Solo la combinazione di questi fattori costituisce la base per un monitoraggio affidabile del processo.

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