Misuratore di umidità per materiali

Consigli per l'acquisto di un misuratore di umidità per materiali

A) Informazioni di base sul misuratore di umidità per materiali

L'umidità del materiale influisce sull'utilità e sulla durata di molti prodotti. Nel caso degli alimenti, il contenuto d'acqua influisce tra le altre cose sulla raccolta e sull'immagazzinamento. Nel caso del combustibile, sull'efficienza energetica e sull'emissione di inquinanti; nel caso dei materiali da costruzione, sul comportamento del rigonfiamento e contrazione e sul valore dell'isolamento termico. La colonizzazione batterica e fungina è possibile solo se il materiale ha un elevato contenuto di umidità. Pertanto, si può evitare la colonizzazione mantenendo il contenuto di umidità al di sotto dei valori limite.

Se un misuratore di umidità per materiali indica l'umidità del materiale in percentuale, la quantità d'acqua può essere correlata alla massa essiccata o alla massa umida. Tale distinzione è molto importante per comparare i risultati delle misure. Maggiore è il contenuto d'acqua, maggiore sarà la differenza tra i valori relazionati con la materia essiccata e quelli relazionati con la materia umida.

Tabella 1 | Umidità relativa del materiale – Comparazione tra contenuto di umidità e proporzione di umidità

Di seguito indichiamo i vari metodi di misura dei misuratori di umidità per materiali.

B Metodo di misura del misuratore di umidità per materiali
B1 Informazioni di base sul misuratore di umidità per materiali

In principio, si può fare una distinzione tra misure dirette e indirette dell'umidità del materiale. I metodi diretti indicano quantitativamente l'umidità del materiale, misurando la quantità d'acqua e senza ulteriori comparazioni. Il metodo secco e il metodo di carburo di calcio sono metodi diretti standardizzati. I metodi indiretti determinano innanzitutto le proprietà fisiche del materiale correlato all'umidità del materiale. Per ottenere valori abbastanza precisi dell'umidità del materiale, è richiesta una calibrazione o conversione specifica del materiale. Se ciò non è possibile o è troppo difficile da realizzare, si possono dare constatazioni comparative sull'evoluzione spaziale e temporale dell'umidità di un materiale. Grazie al rilevamento rapido e non distruttivo delle differenze di umidità, i misuratori di umidità per materiali che utilizzano metodi indiretti sono particolarmente indicati per il monitoraggio e controllo dei processi e per delimitare le zone molto umide.

Un misuratore di umidità per materiali si distingue anche in dispositivi dove:
- è necessario prelevare campioni → essiccamento in forno, carburo de calcio, metodo KRL
- è necessario praticare fori → misura della resistenza elettrica
- il dispositivo si posiziona soltanto sopra → misura capacitiva
- lo strumento di misura richiede contatto visivo con la superficie → metodo a infrarossi
- il materiale fluisce attorni ai sensori → microonde, processo di onde VHF
- i sensori misurano l'umidità dell'aria ambientale → metodo KRL

B2 Misuratore di umidità per materiali con il metodo secco

Con il metodo secco, il materiale da esaminare si essicca fino a quando non può più ridurre il suo peso. La perdita del peso corrisponde all'acqua evaporata. I misuratori di umidità per materiali attuali che funzionano in base al metodo secco hanno una camera di essiccamento e una bilancia di precisione uniti in un solo dispositivo. Gran parte di questi dispositivi sono progettati per misurare piccole quantità di campioni, riducendo considerevolmente il tempo di essiccamento. Queste bilance per umidità consentono di impostare la temperatura e il tempo di essiccamento del materiale da esaminare. Ad esempio, nel caso del gesso viene specificato che l'essiccamento deve essere effettuato a 40 °C perché con una temperatura superiore si libera acqua cristallina. Selezionando il modo automatico il processo di riscaldamento si interrompe automaticamente quando ormai non si percepisce nessuna variazione nel peso.

Se il misuratore di umidità per materiali indica l'umidità del materiale in rapporto al peso umido, e necessita invece il peso secco, è possibile calcolare tale valore a partire dal peso iniziale e il peso secco (vedere quadro 1 della sezione A).

B3 Misuratore di umidità per materiali con il metodo del carburo di calcio

Il carburo di calcio reagisce con l'acqua per formare idrossido di calcio e acetilene. Se c'è sufficiente carburo di calcio disponibile, tutta l'acqua disponibile si converte.

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

Se la reazione viene condotta in un recipiente chiuso di cui è possibile misurare la pressione interna, la quantità di acetilene può essere determinata dall'aumento della pressione. Il contenuto di acqua del campione di materiale viene quindi derivato dalla quantità di acetilene.

In DIN 18560-1 (2015-11) "Pavimenti nella costruzioni di edifici - Parte 1: Requisiti generali, prove ed esecuzione" si regola il metodo del carburo di calcio per misurare l'umidità. Nel punto 6.4, Misuraz del contenuto di umidità, si indica: "La misura del contenuto di umidità per valutare la disposizione del tetto in cantiere viene eseguita con il metodo del carburo di calcio ... NOTA: Metodi di misura alternativi (ad esempio metodi dielettrici) sono utilizzati esclusivamente per prove preliminari e per la delimitazione di superfici umide".

Grazie alle specifiche standard, alla possibilità di misurare sul campo e di ottenere risultati relativamente rapidi, il misuratore di umidità per materiali che misura secondo il metodo del carburo di calcio è conosciuto e ampiamente utilizzato, soprattutto per lavori di pavimentazione. Spesso è possibile visualizzare la misura in CM-%, facendo riferimento al metodo di misura. Se si misura in modo corretto, l'affidabilità dei risultati è molto alta per le pavimentazioni in gesso. Nel caso delle pavimentazioni in cemento ci sono differenze con i valori ottenuti con il metodo di essiccazione perché i tipi di cemento attualmente utilizzati hanno valori diversi per l'acqua e il cemento.

B4 Misuratore di umidità per materiali con il metodo capacitivo o dielettrico

Il comportamento dei materiali nel campo elettrico cambia con il contenuto di umidità. Le misure effettuate con un misuratore di umidità per materiali basato sul metodo capacitivo no sono distruttive e possono essere ripetute tutte le volte che è necessario.

La profondità di misura e i valori misurati dipendono in gran parte dal tipo e dalla struttura del materiale da misurare, e può essere distorta da sali o da corpi estranei metallici. È possibile determinare valori affidabili per materiali noti senza interferenze in cui esistono condizioni ambientali specifiche. Nel caso di altri materiali, il metodo è adatto alla rapida individuazione e delimitazione di aree con maggiore umidità.

B5 Misuratore di umidità per materiali con il metodo della resistenza

Nel caso di materiali che possono assorbire l'umidità, la conducibilità elettrica aumenta con l'umidità, e la resistenza elettrica diminuisce. Tuttavia, queste proprietà elettriche dipendono anche dalla temperatura, dalla composizione del materiale e dalla presenza di sali disciolti. La dipendenza dalla temperatura può essere compensata in alcuni strumenti di misura mediante sensori o mediante regolazione manuale. A causa della dipendenza dai materiali, la maggior parte dei dispositivi ha memorizzato materiali o gruppi di materiali diversi. Tuttavia, spesso mancano informazioni accurate, come densità e composizione del materiale per la curva caratteristica memorizzata. Alcuni dispositivi hanno la possibilità di memorizzare le proprie curve caratteristiche.

Il misuratore di umidità per materiali con il metodo della resistenza fornisce risultati rapidi e non distruttivi con i quali è possibile rilevare e limitare le deviazioni dell'umidità. I sensori a forma di ago sono parzialmente isolati, il che permette di misurare a diverse profondità e di determinare se, ad esempio, c'è una maggiore umidità all'interno rispetto alla superficie. Oltre a stabilire se esiste un pericolo dovuto a un eccesso di umidità, si possono trarre conclusioni anche sul comportamento dell'essiccazione e sulle cause dell'umidità.

B6 Misura dell'umidità dei materiali attraverso l'umidità dell'aria - Metodo KRL

L'umidità del materiale non è un valore fisso nella maggior parte dei materiali, ma dipende dalle condizioni ambientali. Se la temperatura si mantiene costante, si stabilisce un equilibrio tra l'umidità del materiale e l'umidità relativa ambientale. Ciò significa che un materiale assorbirà o libererà umidità fino ad essere in equilibrio con l'umidità dell'aria ambientale. Questa proprietà può essere utilizzata per determinare il contenuto di umidità di un materiale.

Per misurare l'umidità dell'aria corrispondente, si può collocare il campione del materiale e il sensore in un recipiente ermetico o in una struttura in foglio d'alluminio, inserire il sensore attraverso un foro, tubo o contenitori sigillati, coprire ermeticamente una parte della superficie del materiale e del sensore con un foglio di alluminio. Più si eleva l'umidità relativa dell'aria chiusa, maggiore è l'umidità del materiale e la tendenza del materiale a liberare questa umidità nell'ambiente.

L'associazione industriale adesivi per pavimenti descrive nel rapporto 2 del TKB "Il metodo KRL per la determinazione dell'umidità nei massetti", il procedimento con prelievo di campioni di massetti analogo al metodo del carburo di calcio. Nel caso di pavimentazione, è molto importante che la pavimentazione sia sufficientemente asciutta prima di applicare il rivestimento in modo che non venga danneggiato dall'umidità o dalla pressione del vapore.

B7 Misuratore di umidità per materiali con microonde

In un misuratore di umidità che utilizza la tecnologia a microonde, la penetrazione (assorbimento) o riflessione delle microonde viene misurata in funzione dell'umidità del materiale. I sensori operano senza contatto e sono posti sulla superficie del materiale, in fori o in tubi per il trasporto del materiale. Il segnale trasmesso o riflesso viene utilizzato per l'analisi dei valori. Poiché una bassa potenza delle microonde è sufficiente per la misura, non vi è pericolo per le persone e il materiale non viene modificato dalle radiazioni.

La determinazione dell'umidità del materiale attraverso un misuratore di umidità per materiali a microonde è rapida e ripetibile nello stesso punto. Quando si misura l'umidità per i processi di produzione o stoccaggio, si possono registrare o includere nell'analisi le influenze addizionali come la temperatura, lo spessore dello strato o la densità apparente