Problemi comuni nella misurazione dell'umidità e come evitarli

Hai seguito i webinar della Vaisala Humidity Academy? Se sì, ci auguriamo che tu abbia potuto approfondire le tue conoscenze sulla misurazione dell'umidità a livello industriale. Se invece non li hai seguiti, ti invitiamo a guardare gli episodi. In più, per completare il quadro, questo articolo del blog illustra alcuni errori comuni durante l'installazione dei sensori e spiega come evitarli.

Una misurazione accurata inizia con una corretta installazione

Sono molti gli errori comuni commessi durante l'installazione dei sensori che possono portare a misurazioni sbagliate. Oltre a comportare un maggiore consumo energetico, una misurazione non precisa può compromettere la qualità del prodotto e ridurre l'efficienza del processo, nonché creare condizioni non ottimali per le persone che lavorano all'interno degli edifici e richiedere costosi richiami per mancata conformità. I suggerimenti riportati di seguito ti aiuteranno a installare correttamente i sensori al primo tentativo, per una misurazione più precisa.

Quando si installano sensori interni montati a parete:

1. Scegliere la posizione di installazione corretta

Quando si installa un sensore di misurazione per controllare uno spazio occupato, l'aspetto più importante da prendere in considerazione è sicuramente la sua posizione. Poiché l'obiettivo è misurare le condizioni che si verificano all'interno di uno spazio, il sensore deve essere installato in un punto in cui l'aria circola liberamente, lontano da fonti di calore. 

Errori comuni da evitare: 

• Montare il sensore in un punto in cui la circolazione dell'aria è limitata, ad esempio dietro una porta, un macchinario o un mobile.
• Montare il sensore vicino a una sorgente di calore, ad es. un radiatore o un condotto di riscaldamento, oppure sopra una stampante/fotocopiatrice.
• Montare il sensore alla luce diretta del sole (valutare l'esposizione al sole nel corso della giornata).
• Montare un sensore a parete sul soffitto.
• Montare il sensore allineato a un condotto dell'aria: in questo caso, la lettura del sensore potrebbe variare più rapidamente rispetto alla velocità con cui lo spazio si stabilizza, di conseguenza verrebbero apportate regolazioni al sistema con una maggiore frequenza.

2. Montare il sensore con l'orientamento corretto

I sensori montati a parete, racchiusi insieme all'elettronica all'interno di una scatola compatta, sono progettati per essere montati con un orientamento specifico. Il calore generato dall'elettronica sale verso l'alto, quindi il sensore deve trovarsi sotto i componenti elettronici per avere la certezza che il calore non influisca sulla misurazione. Inoltre, se il sensore viene montato lateralmente, l'aria calda non potrà fuoriuscire: di conseguenza, la lettura della temperatura sarà più alta e quella dell'umidità più bassa.

3. Montare più sensori affiancati

Alcuni sensori a parete generano calore, quindi non è consigliabile montare un sensore di temperatura o di umidità sopra un'altra unità a parete. Il calore prodotto da un sensore, infatti, potrebbe influire sulla misurazione dell'altro sensore e ciò costituisce un problema soprattutto per i sensori del gas, noti per generare più calore rispetto ad altri. L'ideale sarebbe montare i sensori uno accanto all'altro seguendo le istruzioni di installazione del produttore. Qualora fosse necessario montare i sensori uno sopra l'altro, il sensore che genera più calore deve essere posizionato sopra gli altri.

4. Considerare la circolazione dell'aria nella stanza

I sensori di umidità e di temperatura sono progettati per funzionare al meglio in un tipico ambiente d'ufficio. Se si posizionano i sensori in una stanza con circolazione dell'aria forzata verso il basso, ad esempio in una camera bianca, l'aria calda proveniente dalla parte superiore dell'elettronica scenderà verso i sensori, aumentando la temperatura misurata. La soluzione a questo problema consiste nell'utilizzare sensori progettati specificamente per camere bianche e ambienti simili, nei quali l'elettronica è separata dal sensore in sé. I sensori rimangono così lontani da qualsiasi fonte di calore, pur mantenendo un contatto sufficiente con l'ambiente.

5. Fare attenzione alle differenze di pressione e assicurarsi che tutto sia a tenuta

Se tra la stanza che si sta misurando e le cavità delle pareti dell'edificio è presente una differenza di pressione, le letture potrebbero risultare poco accurate. Una pressione più bassa nella stanza può far sì che l'aria fredda passi direttamente nel sensore attraverso l'apertura del cablaggio sulla parete, abbassando significativamente il valore della temperatura rilevato. In questo caso, la soluzione è sigillare il passacavo.

6. Evitare errori causati dalla conduzione del calore

Le pareti in cemento e acciaio possono condurre calore, quindi i sensori avvitati al muro potrebbero non indicare con precisione la temperatura e l'umidità dell'aria effettive. Occorre quindi aggiungere uno strato di isolamento tra la parete e il trasmettitore oppure montare il sensore su una parete interna o su una superficie più isolata. 
Il cemento influisce anche sulle misurazioni della CO²: se si monta un sensore di CO² su una superficie in cemento, il valore di CO² ottenuto sarà estremamente basso e non rappresentativo dell'aria nella stanza. In genere, il problema si risolve fissando una piastra sotto il sensore.

7. Evitare errori causati dal calore corporeo

Errori di questo tipo si riscontrano solitamente nelle misurazioni manuali. In questo caso, è il calore corporeo a causare letture imprecise. Quando si effettuano misurazioni manualmente, non tenere il dispositivo di misurazione troppo vicino al corpo ed evitare di respirare sul sensore.

Quando si installano sensori per condotti:

1. Assicurarsi che le temperature interne ed esterne siano bilanciate

Nel caso dei sensori per condotti, l'errore più comune dipende dalla differenza di temperatura tra l'aria all'interno e all'esterno del condotto (ad es. quando si desidera misurare le condizioni esterne dall'interno di un condotto in ingresso). In presenza di una differenza di temperatura, il calore potrebbe passare attraverso il tubo del sensore nel condotto, falsando le letture relative a temperatura e umidità. 
Questo effetto sarà più evidente nei condotti con isolamento o nei condotti con basse velocità di circolazione dell'aria o minori profondità di inserimento del sensore. Per risolvere il problema, utilizzare un sensore esterno di alta qualità o isolare adeguatamente il sensore.

2. Proteggere il sensore dai danni dovuti alla condensa

Se nel condotto è presente un'elevata umidità e la temperatura esterna è bassa, la conduzione può raffreddare il tubo del sensore, causando la formazione di condensa sul sensore stesso. La condensa potrebbe anche formarsi all'interno del condotto e scendere dal tubo fino a raggiungere il sensore. Se il sensore è inclinato verso il basso, la lettura potrebbe risultare errata. Inoltre, potrebbero addirittura formarsi macchie di corrosione. Per ridurre al minimo gli effetti e i possibili danni causati dalla condensa, è consigliabile montare il sensore in orizzontale o, se necessario, leggermente inclinato verso l'alto. In questo modo la condensa non cadrà sulla testa del sensore.

3. Evitare di montare i sensori in una zona morta

I sensori devono essere installati in una posizione adeguata, come spiegato in precedenza per i sensori interni montati a parete. Se si monta il sensore in una zona morta del condotto, l'aria potrebbe non circolare oltre il sensore, di conseguenza la misurazione non sarà rappresentativa delle condizioni del flusso principale. L'aria che rimane attorno al sensore subirà una variazione più lenta rispetto al flusso principale, quindi le letture non saranno sempre accurate in base alle condizioni attuali. Assicurarsi sempre che il sensore sia costantemente esposto a un flusso d'aria adeguato, evitando il montaggio in zone morte.

4. Considerare le opzioni a disposizione in caso di installazione parziale all'interno di un processo

Per i sensori installati in parte all'interno di un processo e in parte all'esterno, la differenza di temperatura può essere significativa. Ad esempio, quando si misura la temperatura e l'umidità relativa in un forno tramite una parete isolata, se il corpo del sensore in metallo presenta una perdita termica, la temperatura rilevata dal sensore sarà più bassa mentre il valore dell'umidità relativa sarà più alto rispetto alle condizioni effettive del forno. La perdita termica dipende dal flusso: se l'aria è statica, la sonda si raffredderà di più, aumentando il margine di errore. Con un'umidità maggiore, non solo le misurazioni della temperatura e dell'umidità relativa saranno sbagliate, ma si avrà anche un problema di condensa.  
Esistono due soluzioni a questo problema. La prima consiste nel migliorare l'installazione spostando la sonda più in profondità nel processo e/o isolando i componenti della sonda esterni al processo. Ciò riduce al minimo la differenza di temperatura, consentendo una misurazione accurata dell'umidità relativa. Considerare anche se si ha effettivamente bisogno di misurare l'umidità relativa. Esistono anche altri parametri, alcuni con il vantaggio di non dipendere dalla temperatura e che consentono di utilizzare una sonda riscaldata, eliminando il problema legato alla formazione di condensa. 

5. Non montare i sensori troppo vicino a un umidificatore

I sensori di umidità da installare nei condotti vengono spesso utilizzati per il controllo dell'umidificazione, possibile tramite nebulizzatori o umidificatori a spruzzo. Se un sensore per condotti viene montato troppo vicino a un umidificatore, sul sensore si accumula acqua sotto forma di condensa. Effettuare misurazioni accurate in queste condizioni diventa quindi impossibile. 
Nel peggiore dei casi, il sensore si rovinerà. Tuttavia, anche in casi meno gravi, è impossibile effettuare controlli di precisione utilizzando i valori rilevati da un sensore costantemente esposto all'umidità. Oltre a causare forti oscillazioni nelle letture dell'umidità, il fatto che il sensore si bagni e si asciughi ciclicamente comporta il funzionamento continuo dell'apparecchiatura e il mantenimento di condizioni non ottimali. Ciò accelera anche la deriva e la contaminazione del sensore, aumentando ulteriormente le imprecisioni. 
Per evitare questi problemi, i sensori per condotti devono essere montati a una distanza sufficiente dagli umidificatori. Tale distanza dipende dalle dimensioni e dalla portata del condotto, ma in generale si consiglia di lasciare almeno cinque metri. Quando si monta un sensore per condotti, è anche buona norma creare una porta di accesso aggiuntiva a valle del sensore, da utilizzare per installare temporaneamente una sonda di riferimento in modo da verificare e calibrare il sensore principale. Per evitare perdite, questa porta può essere coperta con nastro isolante quando non viene utilizzata.

Quando si installano sensori esterni:

1.  Usare uno schermo di protezione contro le radiazioni solari

Le radiazioni solari possono riscaldare i sensori di 2 °C (4-5 °F). Per evitare che ciò avvenga, usare un sensore con uno schermo di protezione di alta qualità con rivestimento di colore nero sotto le piastre. Dal momento che il vento riduce il riscaldamento, il sensore deve essere montato in una posizione in cui l'aria circola liberamente. Inoltre, lo schermo di protezione contro le radiazioni deve essere tenuto pulito (lo sporco favorisce il riscaldamento). Nelle aree urbane, la pulizia deve essere eseguita più frequentemente. Se la parte esterna dello schermo di protezione è sporca o nera, significa che la pulizia avrebbe dovuto essere già stata fatta. Se si sta montando un sensore a parete, le pareti a nord sono solitamente le migliori in quanto sono meno esposte al sole.

2. Proteggere il sensore dalla pioggia e dalle intemperie

In seguito a pioggia, neve o condensa, sul sensore o nelle sue vicinanze potrebbe formarsi acqua. Ciò causa letture relative a deriva e umidità troppo alte. Anche il maltempo può danneggiare il sensore. Esistono diversi modi per proteggere il sensore dalle intemperie:

• Utilizzare un sensore progettato per funzionare in condizioni esterne umide
• Montare il sensore in un punto con una buona circolazione dell'aria (il vento farà evaporare l'acqua, assicurando misurazioni affidabili)
• Per le applicazioni industriali, utilizzare una sonda riscaldata per contrastare gli effetti della condensa 

3. Montare il sensore lontano da altre fonti di calore

Le pareti degli edifici possono avere un'elevata massa termica e immagazzinare calore o freddo, nonché riscaldarsi per effetto delle radiazioni solari. Se il sensore è montato vicino a un muro o a un tetto in lastre di copertura di colore nero con offset insufficiente, le misurazioni potrebbero risultare imprecise. 
Per ridurre gli effetti del riscaldamento, i sensori di misurazione esterni devono essere montati in un punto in cui la circolazione dell'aria e le correnti non siano ostacolate, idealmente su un palo lontano da qualsiasi edificio oppure sul tetto. Evitare superfici scure esposte alla luce diretta del sole e non montare i sensori sotto la grondaia. Qui, infatti, l'aria calda tende ad accumularsi, causando risultati di misurazione imprecisi e poco affidabili.