Strumenti di misura: termocamere, misuratori di portata, analizzatori di combustione e potenza

La misura di una grandezza accompagna l’uomo ormai da migliaia di anni: si misurava il peso delle spezie, la lunghezza dei tessuti, il peso della carne, la superficie di appezzamenti di terra, ecc.
Sicuramente la precisione lasciava a desiderare, ma il commercio e la vita “civile”, come noi la conosciamo, sono sempre stati accompagnati dalla misurazione di tutte le grandezze che ci circondano.

Anche adesso, se ci pensiamo, siamo continuamente alla presenza di “misuratori”, ovvero di strumenti di misura ormai inseriti nel quotidiano: il livello di carburante o la velocità della nostra macchina, il nostro peso, la distanza dal posto di lavoro, la correte e l’acqua che utilizziamo…
Tutte queste grandezze sono continuamente misurate: la misura ci serve per comparare quello che facciamo e per capire se stiamo andando nella direzione giusta o meno.

Allo stesso modo, nel mondo dell’impiantistica, è fondamentale avere le misure delle grandezze che caratterizzano un determinato evento. Questa conoscenza permette di capire se l’impianto, l’edificio, o l’installazione, sta funzionando come avevamo previsto, ovvero se il risultato è in linea con le nostre aspettative.

Da queste considerazioni è nata l’esigenza per il professionista di acquisire tutta una serie di strumenti che lo supportino nella verifica del proprio lavoro, quelli utilizzati più frequentemente sono:

- Termocamere: per la verifica dei ponti termici negli edifici.
- Analizzatori di combustione: per la verifica della corretta combustione di caldaie
- Misuratori di portata: per la verifica della portata di fluido dell’impianto
- Misuratori di potenza termica: per il calcolo della potenza termica utilizzata
- Misuratori di potenza frigorifera: per il calcolo della potenza frigorifera utilizzata
- Misuratori di potenza elettrica: per il calcolo della potenza elettrica assorbita di una macchina o sistema

Caratteristiche degli strumenti di misura

Gli strumenti di misura, ovviamente non sono tutti uguali, possono essere classificati in base a:

• Ripetibilità

  Con il termine ripetibilità si intende la capacità che ha lo strumento di fornire misure uguali della stessa grandezza entro la sua risoluzione La ripetibilità implica anche una buona affidabilità intesa come robustezza di funzionamento nel tempo: questa peculiarità viene espressa come vita media o come tempo medio statisticamente prevedibile fra due guasti successivi in condizioni normali di utilizzo.

• Prontezza

  La prontezza è una caratteristica dello strumento legata al tempo necessario affinchè questo risponda ad una variazione della grandezza in esame. Per alcuni, quanto minore è questo tempo, detto tempo caratteristico, tanto maggiore è la prontezza, mentre per altri la prontezza è rappresentata dal tempo impiegato dallo strumento per dare la risposta, cioè il risultato. In generale la prontezza rappresenta la rapidità con cui è lo strumento è in grado di fornire il risultato di una misura.

• Sensibilità

  La sensibilità di uno strumento è costituita dalla più piccola grandezza in grado di generare uno spostamento apprezzabile rispetto all'inizio della scala dello strumento. Così definita, la sensibilità determina il limite inferiore del campo di misura dello strumento, mentre il limite superiore è dato dal fondo scala: i due determinano insieme l'intervallo di funzionamento.

• Risoluzione

  La risoluzione di uno strumento rappresenta la minima variazione apprezzabile della grandezza in esame attraverso tutto il campo di misura: essa rappresenta il valore dell'ultima cifra significativa ottenibile. Per cui se la scala dello strumento parte da zero ed è lineare la risoluzione è costante lungo tutto il campo di misura e risulta numericamente uguale alla sensibilità.

• Fondo scala

  Il fondo scala rappresenta il limite superiore del campo di misura e prende anche il nome di portata dello strumento: insieme alla sensibilità ne delimita l'intervallo di funzionamento.

• Precisione

  Ad ogni misura è associata inevitabilmente una incertezza. Evidentemente più piccola è l'incertezza associata alla misura, migliore sarà la misura. Quando si fornisce un risultato, bisogna sempre corredarlo, oltre che del valore della misura, anche dell'errore associato: tale errore è detto errore assoluto e rappresenta l'intervallo di indeterminazione entro il quale si suppone che il risultato sia compreso. Se si considera il rapporto tra l'errore assoluto e il risultato stesso otteniamo una grandezza adimensionale (un numero, privo cioè di unità di misura), molto utile nell'analisi degli errori, che prende il nome di precisione o errore relativo.

• 	Buono stato degli strumenti di misura	Ogni strumento di misura è inevitabilmente soggetto a invecchiamento come risultato di stress meccanici, chimici e termici e quindi fornisce valori di misura che cambiano nel tempo. Questo non è ovviamente evitabile, ma può essere circoscritto con opportune tarature dello strumento. Nel 2008, Nielsen ha realizzato un sondaggio su oltre 100 dirigenti di aziende internazionali. Parte del sondaggio era dedicata alla taratura della strumentazione di misura.
  La conclusione dell’indagine è che, a causa di calibrazioni errate e alle successive conseguenze, le aziende manifatturiere perdevano in media oltre 1,7 milioni di dollari ogni anno. La perdita raggiungeva i 4 milioni per le aziende più grandi con giro d’affari di oltre 1 miliardo di dollari. Per i professionisti, la cosa è analoga, un misuratore di portata non tarato può dare indicazioni che portano a modifiche dell’impianto non necessarie. Una termocamera non calibrata, può non vedere ponti termici che realmente ci sono. L’importanza della taratura può inoltre essere compresa da esempi che si riferiscono alla nostra vita quotidiana, come ad esempio per i contatori di gas metano e dell’acqua potabile o le pompe per il rifornimento dei carburanti. Uno scostamento dalla corretta misura porterebbe inevitabilmente a maggiori esborsi di denaro. Con le limitazioni delle risorse e la maggiore efficienza richiesta per i processi produttivi, la taratura sta acquisendo maggiore importanza. Migliorare l’accuratezza delle misure comporta risparmi sull’energia impiegata e non ultimo migliora l’affidabilità del sistema. La taratura può inoltre essere rilevante per la sicurezza: se gli strumenti di misura di combustione (ad esempio, per una caldaia domestica installata internamente) non forniscono i valori corretti, il controllo inadeguato del processo può causare il rischio per la salute umana. Gli strumenti di misura, non solo sono indispensabile per un corretto lavoro, ma sono anche sinonimo di professionalità. Un professionista con strumentazione idonea a tarata, sicuramente potrà analizzare e fornire risultati migliori di altri che cercano di analizzare l’impianto con l’esperienza o solo teoricamente.