La necessità della calibrazione in loco
L'installazione di una nuova termocoppia non garantisce letture accurate. Il sensore stesso ha una tolleranza e l'intera catena di misurazione-cavo di prolunga, connettori, ingresso del controller-può introdurre piccoli offset. Una semplice calibrazione in loco verifica la precisione del sistema prima che il riscaldatore venga rimesso in servizio. L'esecuzione di una calibrazione sul campo dopo qualsiasi sostituzione del sensore garantisce che il circuito di controllo funzioni entro le tolleranze di processo richieste. Imparare a farlocalibrare il riscaldatore PTFE della termocoppia sostitutivale installazioni che utilizzano riferimenti di temperatura di base consentono di risparmiare tempo ed evitare la dipendenza da fornitori di servizi esterni.
Comprendere il controllo del punto di ghiaccio
Il punto del ghiaccio (0 gradi o 32 gradi F) è un riferimento di temperatura stabile e facilmente riproducibile. Un contenitore è riempito con ghiaccio tritato ottenuto da acqua distillata. Viene aggiunta una piccola quantità di acqua distillata per riempire gli spazi tra le particelle di ghiaccio, creando una miscela di granita. La miscela viene lasciata stabilizzare per diversi minuti. La punta della termocoppia viene quindi immersa nel bagno di acqua ghiacciata, assicurando che la giunzione di rilevamento effettiva sia completamente immersa senza toccare il fondo o i lati del contenitore.
Una volta che il display del controller si stabilizza-in genere dopo 30-60 secondi-la lettura viene registrata. Un sistema ideale dovrebbe visualizzare 0 gradi (o il valore equivalente se si utilizza una scala diversa). Per molti processi industriali è accettabile una piccola deviazione fino a ±1 grado. Deviazioni maggiori indicano uno spostamento nella catena di misurazione. Un rapido controllo del punto di ghiaccio dà la certezza che il sistema sta leggendo correttamente nella fascia bassa e rivela errori grossolani come una connessione di polarità invertita (che mostrerebbe una temperatura negativa) o un tipo di termocoppia completamente sbagliato (che potrebbe mostrare un valore casuale).
Esecuzione di un controllo del punto di ebollizione
Il punto di ebollizione dell'acqua fornisce un secondo punto di riferimento vicino alla metà di molti intervalli di funzionamento dei riscaldatori in PTFE. L'acqua distillata viene riscaldata in un contenitore pulito fino al raggiungimento di un'ebollizione vigorosa e continua. La punta della termocoppia è immersa nell'acqua bollente, posizionata lontano dal fondo e dai lati del recipiente per evitare superfici surriscaldate.
Il punto di ebollizione dell'acqua diminuisce di circa 1 grado ogni 300 metri (1000 piedi) di altitudine sopra il livello del mare. Ad esempio, ad un'altitudine di 1500 m (4920 piedi), il punto di ebollizione è di circa 95 gradi (203 gradi F). Dovrebbe essere applicata una correzione in base alla pressione atmosferica locale o alle tabelle di elevazione. Una volta che la lettura della temperatura si stabilizza, il valore visualizzato viene confrontato con il punto di ebollizione corretto. Una deviazione inferiore a ±1 grado dal valore previsto indica una precisione accettabile del sistema.
Questo metodo fornisce una precisione di circa ±1 grado se eseguito con attenzione. Per i processi ad alta temperatura superiore a 150 gradi, è molto utile un controllo a punto singolo della temperatura operativa utilizzando un termometro di riferimento calibrato. In tali casi, il termometro di riferimento viene inserito insieme alla termocoppia del riscaldatore in PTFE in un pozzetto termometrico o in una porta di accesso separata e le due letture vengono confrontate alla temperatura di setpoint.
Regolazione dell'offset del controller
Se i controlli del punto di ghiaccio e del punto di ebollizione rivelano un piccolo offset coerente (ad esempio, il controller legge 1,5 gradi in entrambi i punti), molti controller industriali forniscono un offset di ingresso o un parametro di polarizzazione in grado di correggere questo errore. Il valore di offset viene inserito direttamente nel menu di configurazione del controller. Il calcolo è semplice: offset=(temperatura reale – temperatura visualizzata). Se il valore visualizzato è 98,5 gradi quando la temperatura reale è 100 gradi, viene applicato un offset +1.5.
Una volta inserito l'offset, il controllo del punto di ghiaccio o del punto di ebollizione viene ripetuto per verificare la correzione. Il valore di offset deve essere documentato nel registro di manutenzione per riferimento futuro. Un errore non lineare-dove il punto del ghiaccio è corretto ma il punto di ebollizione è diverso di una quantità diversa-non può essere risolto con un semplice offset. Tale condizione suggerisce una termocoppia difettosa, una prolunga danneggiata o un problema di ingresso del controller. In tal caso, il sensore deve essere sostituito o il cablaggio deve essere ispezionato per eventuali danni.
Le tolleranze pubblicate per le termocoppie standard (secondo IEC 60584 o ASTM E230) consentono fino a ±2,2 gradi o ±0,75% della lettura (a seconda di quale sia maggiore) per i sensori di Classe 2. Una piccola correzione dell'offset entro questi limiti è accettabile. Uno spostamento maggiore di 3 gradi a 100 gradi segnala un problema più serio.
Calibrazione come verifica dell'intero ciclo
I controlli del punto di ebollizione e del ghiaccio descritti verificano l'intera catena di misurazione-non solo la sonda termocoppia ma anche il cavo di prolunga, le connessioni dei terminali e il circuito di ingresso analogico del controller. Un sistema che supera entrambi i controlli può essere considerato affidabile per il controllo dei processi di routine. Per i processi critici (come quelli che richiedono un'elevata qualità del prodotto o limiti di sicurezza), può essere richiesto periodicamente, in genere ogni sei-dodici mesi, un servizio di calibrazione certificato utilizzando standard di riferimento tracciabili.
Considerazioni pratiche per la calibrazione sul campo
Il bagno per il punto di ghiaccio non deve utilizzare acqua di rubinetto, poiché i minerali e le impurità disciolti possono modificare leggermente il punto di congelamento e contaminare la guaina della termocoppia. È preferibile l'acqua distillata. Il ghiaccio viene tritato, non tagliato a cubetti, per massimizzare la superficie e garantire l'equilibrio termico esattamente a 0 gradi. La miscela di acqua e ghiaccio viene agitata delicatamente prima di immergere il sensore per eliminare i gradienti di temperatura.
Per il controllo del punto di ebollizione, il contenitore viene posto su una fonte di calore stabile e l'acqua viene lasciata bollire per almeno due minuti prima di inserire la termocoppia per garantire una temperatura uniforme in tutto il recipiente. Il sensore viene tenuto lontano dall'elemento riscaldante o dalle pareti del contenitore. Le bolle di vapore possono causare letture errate; un piccolo schermo (come un tubo metallico perforato) attorno alla punta del sensore può ridurre l'interferenza delle bolle.
Se è disponibile un calibratore a blocco secco a temperatura controllata, offre un metodo di calibrazione più comodo e veloce. La termocoppia viene inserita in un pozzetto preriscaldato a un setpoint noto e il display viene confrontato. I blocchi a secco sono particolarmente utili per controllare più temperature nell'intervallo operativo.
Documentazione e pratiche in corso
Una volta completata la calibrazione e applicata qualsiasi regolazione dell'offset, vengono registrati i risultati: la data, il numero di serie o la posizione del sensore, i valori misurati al punto di ghiaccio e al punto di ebollizione, la correzione applicata e le iniziali del tecnico. Questa registrazione serve come prova di una messa in servizio riuscita e fornisce una base per il futuro rilevamento della deriva. Si consiglia un programma di controlli di calibrazione annuali di routine, anche se la termocoppia non è stata sostituita. Nel corso del tempo, l'invecchiamento della termocoppia o il degrado del cavo di prolunga possono introdurre una deriva che può essere rilevata precocemente.
Riepilogo
Una calibrazione in loco conferma l'integrità dell'intero circuito di misurazione della temperatura e consente la messa a punto per ottenere il controllo del processo desiderato. Il controllo del punto di ghiaccio (utilizzando un impasto liquido di acqua ghiacciata) e il controllo del punto di ebollizione (utilizzando acqua distillata, corretta per l'altitudine) sono metodi semplici ed economici che rivelano errori di polarità, sensori difettosi e piccoli offset. Molti controller consentono una regolazione dell'offset di ingresso per correggere errori lineari coerenti. Per errori non lineari o deviazioni superiori a 2–3 gradi, è necessario sostituire la termocoppia o il cablaggio associato. La calibrazione dovrebbe essere una parte di routine della messa in servizio di qualsiasi nuova installazione di sensori e la ricalibrazione periodica garantisce una precisione continua per tutta la durata del sistema di riscaldamento in PTFE. Seguendo questi passaggi, il personale sul campo può farlocalibrare il riscaldatore PTFE della termocoppia sostitutivaassembla con sicurezza e riporta il processo a un controllo della temperatura stabile e accurato.
