Quando un laboratorio utilizza uno psicrometro per determinare l’umidità relativa, la domanda “lo strumento è tarato?” non è sufficiente. La ASTM E337-15(2023), dedicata alla misura dell’umidità tramite temperature di bulbo secco e bulbo umido, mostra con grande chiarezza perché la qualità della misura dipende dall’intero sistema psicrometrico e non dal solo certificato di taratura.
Psicrometro o igrometro? La distinzione conta
Uno psicrometro determina l’umidità a partire almeno da due grandezze di temperatura: temperatura di bulbo secco e temperatura di bulbo umido. La differenza tra le due temperature, insieme agli altri parametri previsti dal modello di calcolo, consente di ricavare l’umidità relativa.
Un termoigrometro digitale con sensore capacitivo misura invece l’umidità con un principio differente. Questa distinzione non è terminologica: cambia il modo in cui devono essere impostati taratura, verifiche intermedie, criteri di accettazione e stima dell’incertezza.
ASTM E337-15(2023): cosa ci insegna sulla taratura
La norma considera due configurazioni principali: lo psicrometro ventilato per aspirazione e lo sling psychrometer. In entrambi i casi la prestazione finale dipende dalla corretta misura delle due temperature e dalle condizioni operative del sistema.
Non basta chiedersi se i due termometri sono tarati: bisogna dimostrare che le loro prestazioni consentano di ottenere un risultato di umidità adeguato all’uso previsto.
Il certificato di taratura non basta
La ASTM E337 prevede controlli periodici dei termometri dello psicrometro e richiama l’importanza di utilizzare le correzioni determinate dalla taratura quando necessario.
Questo porta a un principio generale molto importante anche in ottica ISO/IEC 17025: avere un certificato non significa automaticamente utilizzare correttamente l’informazione metrologica contenuta nel certificato.
Se un sensore presenta un errore noto, il laboratorio deve stabilire in modo documentato come tale informazione venga gestita: applicazione della correzione, compensazione automatica, valutazione nell’incertezza o altra soluzione tecnicamente giustificata.
Conta soprattutto la differenza tra bulbo secco e bulbo umido
Supponiamo di avere Tdry = 25,0 °C e Twet = 20,0 °C. La depressione psicrometrica è quindi pari a 5,0 °C.
Se però i due sensori presentano errori di segno opposto, anche se singolarmente apparentemente piccoli, la differenza reale tra le due temperature può cambiare in modo significativo. Per questo la valutazione non dovrebbe fermarsi a un criterio del tipo “ciascun termometro è entro ±0,5 °C”.
La vera grandezza critica è l’effetto combinato dei due canali sul risultato finale di umidità.
Il bulbo umido: il punto più sottovalutato
Anche due termometri perfettamente tarati possono produrre una misura errata se il sistema del bulbo umido non funziona correttamente.
- rivestimento o stoppino;
- grado di bagnatura;
- qualità dell’acqua;
- pulizia e contaminazione;
- ventilazione;
- schermatura dalla radiazione;
- geometria del sistema;
- modalità operative dell’operatore.
Termometri tarati + stoppino contaminato ≠ misura affidabile.
Anche l’acqua è parte del sistema di misura
Nel sistema psicrometrico l’acqua non è un dettaglio accessorio. Contaminazioni, residui o depositi possono modificare il comportamento del materiale di rivestimento e quindi il processo evaporativo.
La ASTM E337 richiama l’impiego di acqua reagente adeguata, con riferimento alla ASTM D1193. Il laboratorio dovrebbe definire almeno tipo di acqua utilizzata, modalità di conservazione, frequenza di sostituzione, modalità di pulizia del rivestimento e criteri di sostituzione dello stoppino.
Ventilazione: una variabile metrologica
L’evaporazione dal bulbo umido dipende dal flusso d’aria. Se la ventilazione è insufficiente, la temperatura di bulbo umido può non raggiungere il corretto equilibrio.
Per uno psicrometro aspirato diventano rilevanti efficienza della ventola, eventuali ostruzioni, alimentazione elettrica, posizionamento dello strumento e velocità dell’aria sui sensori. Nel caso di uno psicrometro a rotazione assumono invece importanza la corretta modalità di rotazione e l’esecuzione dell’operatore.
Attenzione alla radiazione termica
Un sensore esposto alla radiazione solare o alla radiazione proveniente da superfici calde può raggiungere una temperatura differente da quella dell’aria che si intende misurare. Una taratura eccellente non può compensare un utilizzo non corretto durante la misura.
Come gestire lo psicrometro in un laboratorio ISO/IEC 17025
1. Taratura dei due canali di temperatura
I sensori di bulbo secco e bulbo umido devono essere tarati su punti rappresentativi del reale intervallo di utilizzo dello strumento. La scelta dei punti deve derivare dall’uso, non dalla sola comodità del laboratorio di taratura.
2. Valutazione degli errori e delle correzioni
Per ciascun punto devono essere valutati almeno errore, incertezza di taratura, risoluzione, eventuale deriva e necessità di applicare correzioni.
3. Valutazione combinata dei due sensori
Le prestazioni devono essere esaminate anche rispetto alla differenza tra i due canali. È la depressione psicrometrica a influenzare direttamente il calcolo dell’umidità.
4. Verifiche intermedie
La comparazione periodica dei due termometri alla stessa temperatura, con il rivestimento del bulbo umido rimosso, può costituire una verifica intermedia molto efficace. Il laboratorio può costruire uno storico della differenza tra i due canali e definire un proprio criterio di accettazione tecnicamente giustificato.
5. Controllo funzionale prima dell’uso
- integrità e pulizia del rivestimento;
- completa bagnatura;
- idoneità dell’acqua;
- corretta ventilazione;
- stato dell’alimentazione;
- schermatura dalla radiazione;
- stabilizzazione della lettura.
6. Gestione delle correzioni
Il laboratorio deve sapere chiaramente se le correzioni di taratura sono applicate automaticamente dallo strumento, applicate nel software o nel foglio di calcolo, applicate manualmente oppure considerate nel modello di incertezza secondo una scelta tecnicamente motivata.
7. Incertezza di misura
Il budget di incertezza non dovrebbe fermarsi all’incertezza riportata nei certificati dei termometri. A seconda della configurazione possono risultare significativi anche risoluzione, deriva, ripetibilità, differenza tra i sensori, incertezza delle correzioni, pressione atmosferica, ventilazione, condizioni radiative e modello psicrometrico utilizzato.
Taratura e verifica intermedia non sono la stessa cosa
Uno degli aspetti più interessanti della ASTM E337 è la presenza di controlli a periodicità diversa. Questo rappresenta molto bene il concetto di conferma metrologica:
taratura + verifiche intermedie + monitoraggio delle prestazioni.
Il semplice bollino “TARATO – SCADENZA …” racconta soltanto una piccola parte della storia metrologica dell’apparecchiatura.
Tre errori frequenti
Errore 1 – Tarare soltanto l’indicazione di umidità relativa
Se lo strumento utilizza realmente il principio psicrometrico, devono essere comprese e controllate anche le grandezze che generano il risultato.
Errore 2 – Nessun controllo tra due tarature
Utilizzare lo psicrometro per mesi senza verifiche intermedie rende molto difficile individuare una deriva intervenuta nel periodo.
Errore 3 – Ignorare stoppino, acqua e ventilazione
È forse l’errore più insidioso: concentrare tutta l’attenzione sul certificato di taratura dimenticando il principio fisico della misura.
Schema operativo per il laboratorio
| Controllo | Possibile gestione |
|---|---|
| Taratura bulbo secco | Più punti nel campo effettivamente utilizzato |
| Taratura bulbo umido | Più punti nel campo effettivamente utilizzato |
| Confronto fra sensori | Verifica periodica alla stessa temperatura |
| Stoppino/rivestimento | Controllo prima dell’uso e sostituzione quando necessario |
| Acqua | Definizione di qualità, conservazione e sostituzione |
| Ventilazione | Controllo funzionale |
| Correzioni | Registrate e applicate quando necessario |
| Deriva | Valutata attraverso tarature e verifiche intermedie |
| Incertezza | Valutata sul risultato finale di umidità |
| Registrazioni | Conservazione degli esiti e degli interventi |
Conclusioni
Tarare uno strumento non significa necessariamente garantire la misura.
Nel caso dello psicrometro il risultato nasce dall’interazione tra sensori, correzioni, acqua, stoppino, ventilazione, radiazione, procedura, operatore e modello di calcolo.
La domanda corretta non è quindi “Lo psicrometro ha un certificato di taratura valido?”, ma:
“Possiamo dimostrare che l’intero sistema psicrometrico, nelle condizioni reali di utilizzo, è idoneo a produrre il risultato con l’incertezza richiesta?”
Questa è la differenza tra gestire una scadenza e gestire realmente la metrologia di un laboratorio.
DN Consulenze
Consulenza e formazione per laboratori di prova – ISO/IEC 17025 – Metrologia – Validazione dei metodi – Incertezza di misura – Controllo qualità.
Nota: l’articolo ha finalità tecnico-divulgativa. Per l’applicazione del metodo devono essere consultati il testo ufficiale della ASTM E337-15(2023), la documentazione del costruttore e le procedure applicabili al proprio sistema di misura.