A causa di influenze meccaniche, chimiche o termiche l’accuratezza di uno strumento di misura cambia con il passare del tempo. Questo processo di alterazione è normale e inevitabile. Pertanto, è importante riconoscere tempestivamente i cambiamenti che si verificano con l’aiuto di una calibrazione.
La calibrazione dei dispositivi di misura della pressione è importante per diversi motivi. In primo luogo si tratta di rispettare le norme stabilite, come l’ISO 9001 solo per nominarne una. In secondo luogo,la calibrazione porta anche concreti vantaggi per i produttori, quali miglioramenti di processo e risparmi sui costi (ad esempio attraverso l’utilizzo delle corrette quantità di materie prime). Ne vale davvero la pena: secondo uno studio del 2008 condotto dalla Nielsen Research Company le calibrazioni mal eseguite costano alle aziende produttrici in media 1,7 milioni di dollari l’anno. Inoltre, bisogna considerare la calibrazione come componente centrale per la garanzia della qualità. In alcuni settori, ad esempio nell’industria chimica, le calibrazioni eseguite bene e con regolarità sono anche un fattore di sicurezza.
Definizione: calibrazione, messa a punto e taratura
I termini calibrazione, messa a punto e taratura sono spesso usati come sinonimi. Tuttavia, questi tre concetti presentano differenze significative. Durante la calibrazione l’indicatore dello strumento di misura preso in esame viene confrontato con i risultati di uno strumento campione. Il campione è un dispositivo di riferimento la cui funzione precisa è ritenuta accertata. Utilizzando misure comparative ogni strumento di misura deve poter essere riportato a un campione nazionale attraverso una catena di confronti (“riferibilità”).Per gli strumenti di misura della pressione come campioni primari, ovvero i campioni che si trovano in cima alla gerarchia della calibrazione,si utilizzano di solito le bilance a pesi (anche manometri a pistone) impiegate negli istituti nazionali e nei laboratori di calibrazione.
Con la messa a punto (o regolazione) si effettua un intervento sullo strumento di misura al fine di minimizzare gli errori di misurazione. Si cerca così di correggere le imprecisioni causate dal passare del tempo. È per questo che di norma si effettua prima la calibrazione e poi la messa a punto. Con quest’ultima si effettua dunque un intervento diretto sullo strumento di misura, a cui segue un’ulteriore calibrazione per verificare e documentare la correzione applicata.
La taratura, invece, è una forma particolare di calibrazione. Si effettua quando lo strumento da controllare è soggetto a obbligo di taratura. Ciò si applica ogniqualvolta la precisione della misurazione è di interesse pubblico. È il caso in cui i risultati della misurazione hanno un’influenza diretta sul prezzo di un prodotto. Un esempio a tal proposito è rappresentato dai misuratori di portata nei distributori di carburante. In Germania le tarature sono responsabilità degli uffici regionali di taratura e dei centri di controllo riconosciuti dallo stato.
Calibrazione degli strumenti di misura della pressione: condizioni
Prima di effettuare una calibrazione è necessario stabilire la capacità di calibrazione dello strumento di misura. Il servizio tedesco di calibrazione DKD (Deutsche Kalibrierdienst) ha pubblicato la direttiva DKD-R 6-1 per la calibrazione degli strumenti di misura della pressione. Per la calibrazione degli strumenti di misura meccanici il DKD richiede alcuni esami che si suddividono in controlli qualitativi (tra cui ispezione visiva dei danni, contaminazione e pulizia, ispezione visiva delle etichette) e controlli funzionali (tenuta del sistema di tubazioni dello strumento di calibrazione, funzionalità elettrica, corretto funzionamento degli elementi di controllo).
Nel capitolo successivo della direttiva DKD-R- 6-1 il DKD indica le condizioni ambientali della calibrazione: la calibrazione va eseguita ad una temperatura ambientale stabile. Per di più, l’ideale è eseguirla in condizioni di utilizzo reali dello strumento stesso.
Calibrazione degli strumenti di misura della pressione: procedimento
Una volta stabilita la capacità di calibrazione e accertate le condizioni ambientali ideali, la calibrazione può avere inizio. Lo strumento di misura della pressione deve essere calibrato possibilmente come unità complessiva (catena di misurazione), tenendo presente anche la posizione di montaggio prescritta.
Nella direttiva DKD-R 6-1 del DKD sono descritti diversi procedimenti di calibrazione per diverse classi di accuratezza. Qui ci limiteremo al procedimento di calibrazione A, valido per la classe di accuratezza < 0,1. Questo procedimento è anche il più esteso.
Le fasi della calibrazione secondo la direttiva DKD-R 6-1
Per la calibrazione di strumenti appartenenti alla classe di accuratezza A, prima di eseguire le effettive sequenze di misura, il DKD prescrive tre carichi fino al valore di fondo scala. Ogni volta la pressione massima deve essere mantenuta per 30 secondi per poi essere completamente rilasciata.
Alla fine, mediante un continuo aumento di pressione, vengono raggiunti nove punti divisi uniformemente in tutto il campo di misura. Il punto zero è considerato il primo punto di misura. I punti di misura stabiliti devono essere raggiunti “dal basso”. Quindi, l’aumento di pressione può avvenire solo lentamente. Se si supera il punto di misura stabilito si falsificano i risultati a causa dell’isteresi. In tal caso bisogna diminuire drasticamente la pressione per poter raggiungere il punto di misura dal basso. Una volta raggiunto il valore, anche questo va mantenuto per almeno 30 secondi prima di essere rilevato.
Il procedimento descritto è ripetuto per tutti i punti di misura successivi. Il punto finale, però, costituisce una particolarità, in quanto viene mantenuto per altri due minuti per poi essere nuovamente letto e documentato.
A questo punto ha inizio la seconda parte della prima sequenza di misura che viene eseguita in senso inverso. Ora i singoli punti di misura sono stabiliti dall’alto verso il basso. La pressione deve essere ridotta solo gradualmente in modo che questa volta il valore fissato non sia inferiore. La seconda sequenza di misura termina con la misurazione del punto zero.
La seconda sequenza di misura può avere inizio dopo che lo strumento di misura è rimasto in uno stato privo di pressione per tre minuti. Il ciclo di aumento e diminuzione della pressione sui singoli punti di misura viene allora ripetuto.
Procedimento di calibrazione A secondo la direttiva DKD-R 6-1
Calibrazione in-house dei trasmettitori di pressione
Per la maggior parte delle applicazioni industriali non è necessario effettuare una calibrazione affidandosi a un laboratorio specializzato, e talvolta non sarebbe proprio possibile. Per calibrare gli strumenti di misura della pressione in loco vanno bene i calibratori di pressione portatili. Sebbene non siano precisi quanto una bilancia a pesi, generalmente sono più che sufficienti. Questi dispositivi portatili uniscono standard di lavoro e generazione di pressione. Quando si calibra un trasmettitore di pressione, una volta stabiliti il collegamento della pressione e il collegamento elettrico tra trasmettitore e strumento di prova, si esegue una regolazione del punto zero a valvole aperte. A questo punto è possibile controllare i singoli punti di prova della pressione mediante una pompa integrata. I segnali elettrici ottenuti vengono misurati e salvati tramite i data logger integrati. Tutti i dati registrati possono poi essere letti su un PC.