Nem Tayin Cihazı

Nem ya da su içeriği için geçerli olan değerler, mutlak olarak gram ya da litre olarak ya da kütle ya da hacme göre yüzde olarak ifade edilebilir. Bağıl değerlerde yüzde göstergesi için başlangıç değeri olarak ıslak ya da kuru maddenin kullanılıp kullanılmadığına dikkat edilmelidir. Su içeriğinin yüksek miktarda olması verilerin farklı referans miktarlarında daha farklı olmasına neden olur.

Mutlak ve bağıl nem değerleri örnekleri

Numune kütlesi	Kuru madde	Mutlak nem = Su yüzdesi	Islak ağırlığına göre bağıl nem	Kuru ağırlığına göre bağıl nem	Bağıl nem bilgi farkı
A	B	C = A - B	D = (A - B) / A	E = (A - B) / B	F = E - D
100 g	99 g	1 g	%1	%1.01	%0.01
100 g	90 g	10 g	%10	%11.11	%1.11
100 g	75 g	25 g	%25	%33.33	%8.33
100 g	50 g	50 g	%50	%100	%50
100 g	25 g	75 g	%75	%300	%225
100 g	10 g	90 g	%90	%900	%810
100 g	1 g	99 g	%99	%9900	%9801

Nem, numunelerin kurutulmasıyla belirlendiğinde hem mutlak hem de bağıl nem verileri tabloda mavi renkte gösterilen formüller kullanılarak belirlenebilir. Nem tayin cihazı olarak kullanılan bazı kurutma terazilerinde bağıl nem değerinin kuru ya da ıslak duruma göre belirlenip belirlenmeyeceği seçilemez. Ancak, her iki değer de ıslak ve kuru maddeden kolaylıkla hesaplanabilir.

Gaz halindeki maddelerde emilebilecek su buharı miktarı sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Bu nedenle gazlar için bağıl nem, mevcut sıcaklık ve basınç koşullarında elde edilebilecek su buharı doygunluk miktarı açısından belirtilir. Bilinen sıcaklık ve basınç değerlerinde gazların ya da gaz karışımlarının bağıl neminden mutlak nem de belirlenebilir.

Pek çok malzeme normal çevre koşullarında su içerir ve belirli miktarlarda nemi emerek ortama az ya da çok hızlı bir şekilde bu nemi geri verebilir. Su içeriği pek çok fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçte önemli rol oynadığından ve maddelerin raf ömrünü ve işlenebilirliğini belirlediğinden genelde nem tayin cihazı yardımıyla izlenir. Elektronik nem tayin cihazları, fırında kurutma yöntemiyle karşılaştırıldığında yerinde, çok hızlı ve genellikle tahribatsız ya da düşük tahribatlı ölçümlerin gerçekleştirilmesini sağlar. Nem tayin cihazı modelleri, birçok şeyin haricinde ölçüm yöntemi bakımından da farklılık gösterir. Nem tayin cihazında kullanılan ölçüm yöntemi, uygulamalar üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir.

Malzeme nemi malzemenin kullanılabilirliği ve dayanıklılığı açısından önemli olduğundan farklı ölçüm görevleri ve kullanım koşulları için çok sayıda nem tayin cihazı modeli geliştirilmiştir. Belirli bir nem tayin cihazı modelini seçmeden önce nem tayin cihazının hangi gereksinimleri (uygulama için kalibrasyonun gerekip gerekmediği gibi) karşılaması gerektiği belirlenmelidir. 

Aşağıda, nem tayin cihazı seçerken göz önünde bulundurulması gereken kriterlerin bir listesi bulunabilir.

- Kalibre edilmiş ya da edilmemiş

- Ölçülecek malzemeler için hassasiyet

- Ayarlama imkanı

- Ölçüm yöntemi ve sınırlamaları

- Ölçüm değeri başına ölçüm süresi

- Yerinde ya da laboratuvarda ölçüm

- Numunelerin ya da bozulmamış malzemelerin incelenmesi

- Tahribatlı / tahribatsız ölçüm

- Ölçümün tekrarlanabilirliği

- Hareketli malzeme üzerinde sürekli ölçüm

- Belirli malzeme ve çevre koşullarına uyum

- Hesaplama fonksiyonları

- Ek ölçüm fonksiyonları

- Cihazın kullanımı

- Ölçüm verilerinin depolanması

- Veri aktarımı için arayüz

- Mevcut aksesuarlar

Farklı malzeme türlerinde ya da bileşimi tam olarak bilinmeyen malzemelerde kullanım söz konusu olduğunda farklı ölçüm yöntemleri bulunan birkaç nem tayin cihazının ya da birden fazla ölçüm yöntemi bulunan kombine bir cihazın kullanılması tavsiye edilir. Binalarda ya da depolarda nem hasarı olması durumunda direnç yöntemine göre çalışan bir nem tayin cihazı ile nem yayılımı belirlenebilir. Ardından, ilgili noktalardan numuneler alınarak nem içeriği bir nem tayin cihazı ile belirlenebilir.

Aşağıdaki bölümlerde nem tayini için yaygın olarak kullanılan yöntemlerin avantajları ve dezavantajları, belirli uygulamalar için uygunluklarını ve sınırlamalarını göstermek amacıyla kısaca açıklanmaktadır.

Nem tayin cihazı kurutma yönteminin uygulanmasını kolaylaştırsa da çok az numune miktarları ile sınırlıdır. Bu tür nem tayin cihazları, hassas terazi ve kurutma haznesini tek bir cihazda birleştirir. Test edilecek malzemenin numunesi ağırlık kaybı gerçekleşene kadar kurutulur. Çoğu malzeme için ağırlık farkı, doğru bir şekilde gerçekleştirildiğinde buharlaşan suyun oranına karşılık gelir.

Nem tayin cihazındaki numune miktarı genelde çok az olduğundan kurutma süresi kısadır. Buna ek olarak, numune otomatik olarak tartılır ve nem tayin cihazı açıldıktan sonra otomatik olarak çeşitli kurutma programları seçilebilir. Nem tayin cihazı, ilk ve son ağırlığı belirlemenin yanı sıra bu ağırlığı incelenen numunenin nem içeriğini de hesaplamak için de kullanır.

Nemi emebilen malzemeler, nem içeriğine göre elektriksel özelliklerini değiştirir. Kapasiteyi belirleyen nem tayin cihazları, tahribatsız ve hızlı ölçümler gerçekleştirir. Ölçümler, aynı ya da birbirine yakın noktalarda gerektiği kadar tekrarlanabilir. Ölçüm derinliği ve ölçüm sonuçları malzemenin türüne ve yapısına bağlıdır. Bilinen malzemeler ve tanımlanmış çevre koşullarında güvenilir ölçüm sonuçları elde edilir. Bu tür nem tayin cihazları, diğer koşullar altında yüksek nemli alanların hızlı bir şekilde tanımlanması ve sınırlandırılması için kullanılabilir.

Nem içeriği ile birlikte elektrik direnci ya da elektrik iletkenliği de artar ya da azalır. Bu elektriksel değerler, sıcaklık ve malzeme bileşiminden de etkilendiğinden bu yöntemi uygularken bazı önemli noktalara dikkat etmek gerekir. Bazı nem tayin cihazı modellerinde sensörler, özel bileşenler ya da manuel ayarlarla sıcaklık farklılıklarının etkisini telafi edebilir. Malzeme ya da malzeme grupları için belirlenen referans çizgileri, seçilebilir malzemelerde daha yüksek hassasiyet sağlar. Direnç ölçümü kullanan sadece birkaç nem tayin cihazı modeli referans çizgisi saklama imkanı sunar. 

Direnç ya da iletkenlik ölçümü gerçekleştiren nem tayin cihazları, tahribatsız ölçümlerde hızlı sonuçlar sunar. Nem tayin cihazı ile elde edilen değerler, nem sapmalarının belirlenmesini ve kapsamlarının sınırlandırılmasını sağlar. Kısmen yalıtılmış problar, farklı derinliklerdeki değerleri tespit etmek için uygundur. Bu, içeride dışarıdan daha yüksek bir nemin olup olmadığı ile ilgili sonuçlar çıkarılmasına olanak tanıdığı gibi kuruma davranışının ve nemin nedenlerinin değerlendirilmesini kolaylaştırır.

Malzeme nemi ortamın sıcaklığına ve nemine bağlıdır. Malzeme havadaki nemi emebilir ve tekrar havaya bırakabilirse bir süre sonra belirli bir ortam iklimi için belirli bir malzeme nemi telafi edici nem olarak ayarlanır. Yani, nemli malzemeler kuru bir ortamda nemi serbest bırakırken kuru malzemeler nemli bir ortamda nemi emer. KRL yöntemi ile yapılan ölçümler ile ıslak olarak kullanılan malzemelerin kompanzasyon nemine ulaşıp ulaşmadığı ve malzemelerin ya da bileşenlerin ortam iklimi dışındaki etkilerle artan nem değerlerine sahip olup olmadığı tespit edilebilir. Ölçüm tekrarlanabildiği için kurutma ya da nem emilimi ile ilgili bilgiler elde edilebilir.

Karşılık gelen nemin belirlenmesi, malzeme numuneleri yardımıyla dökme malzemelerde, sondaj deliklerinde ya da malzeme yüzeyinde gerçekleştirilebilir. Numuneler, sensörle birlikte hava geçirmez kaplara ya da folyo torbalara yerleştirilir. Sondaj deliklerinde ya da yüzeylerde gerçekleştirilen ölçümlerde de hava geçirmez bant ile hava değişiminin önlenmesi gerekir. Şap için fayans zemin kaplama işlerinden önce kalan nemin belirlenmesi zorunludur. Böylece, ileride zemin kaplamasına zarar gelmez.

Malzemenin nem değerlerinin karakteristik kompanzasyon neminin üzerinde olması durumunda sıkılan havanın bağıl nemi malzeme nem verene kadar artar. Malzeme mevcut çevre koşullarında normalden daha kuru ise sıkışan havadan nemi emer ve nemi azalır.

Belirli dalga boylarındaki mikrodalgalar su moleküllerinden etkilenirken bunun tersi de söz konusudur. Mikrodalga, su içeren gıdaları ısıtmanın haricinde nem tayini için de kullanılabilir. Su moleküllerine çarpan mikrodalgalar yavaşlar, sönümlenir ve kısmen yansır. Bu değişiklikler ölçülebilir. Böylece, iletken olmayan maddelerin su içeriği, hassas, hızlı ve tahribatsız bir şekilde tespit edilebilir. İncelenen maddedeki su moleküllerinin sayısına göre mikrodalga radyasyonunun rezonans frekansı, geçirgenliği ve yansıması daha yüksek ya da daha düşük olur. Değişimin gücü sadece su miktarına değil diğer etkilere de bağlıdır. Bu nedenle, mikrodalga teknolojisi ile çalışan bir nem tayin cihazının referans ölçümlerle malzemeye ve ölçüm koşullarına ayarlanması gerekir.

Ölçüm için genelde düşük mikrodalga gücü gerekir. Bu nedenle, malzeme ölçümden dolayı neredeyse hiç ısınmaz ya da başka bir şekilde etkilenmez. Ölçüm aynı konumda gerektiği kadar tekrarlanabilir, ölçüm sonuçları çok hızlı bir şekilde elde edilir ve hareketli ölçümler de gerçekleştirilebilir. Bu nedenle, mikrodalga teknolojili nem tayin cihazları, üretim, kurutma ve depolama işlemlerinde inline ölçümlerde sıklıkla kullanılır. Hassas ürünler için kısa ölçüm hızı ve %0.1 hassasiyet sağlanabilir. Analog ya da anahtar arayüzleri, nem sapma durumlarında kontrollerin çok hızlı bir şekilde yapılmasını sağlar.

Çeşitli Nem Tayin Cihazlarını Karşılaştırma

Kalibrasyon, ölçüm cihazlarının hassasiyetinin belirlenmiş prosedürlere ve koşullara uygun olarak kontrol edilmesidir. Kalibrasyon, cihazlarla belirlenen değerlerin doğru olmasını sağlamaya yöneliktir. Kalibre edilmiş ölçüm cihazları, özellikle ölçüm değerlerinin bir malzemenin ya da ürünün kullanılabilirliği üzerinde etkisi olduğu durumlarda gereklidir.

Ölçüm yönteminin doğası gereği bazı nem tayin cihazı türlerinde gerçek ölçüm değerlerinin doğrusal olmayan malzeme özellikleri üzerinden değerlendirilmesi gerekir. Bu tür nem tayin cihazları her zaman kullanılacakları malzeme ve nem aralıkları için kalibre edilmelidir. Burada, fırında kurutma yöntemi, malzemeden bağımsız olarak bir referans yöntemi olarak kullanılabilir.

Nem tayin cihazlarında hassas sonuçlar, pek çok şeyin yanı sıra tartım sonuçlarının hassasiyetinin kullanıldığı ölçüm aralığında aynı olup olmadığına bağlıdır. Bu nedenle, nem tayin cihazları, yaptıkları tartımın ne kadar hassas olduğunu kontrol etmek için farklı hassas ağırlıklarla kalibre edilir. Bazı malzemeler için kurutma sırasında belirtilen maksimum sıcaklıkların aşılmaması da önemli olabilir. Aksi takdirde sonuç, malzemenin kimyasal dönüşümleri nedeniyle bozulabilir. Alçı, plastik ya da ahşap malzemeler gibi ısıya duyarlı malzemelerin düzenli olarak nem tayin cihazı ile kurutulması halinde sıcaklık değerleri de kalibre edilmelidir.

Nem tayin cihazları ticarette (örn. tahıl satın alırken) fiyatları belirlemek için kullanılıyorsa kalibre edilmelidir. Kalibrasyon, aynı zamanda hassasiyetin kontrol edilmesidir. Doğrulama ise kalibrasyondan farklı olarak doğrulama yetkilisi tarafından gerçekleştirilir ve izlenir. Tahıl nem ölçüm cihazları için kalibrasyon süresi, spektral ölçüm teknolojisine sahip olanlar için bir; diğer ölçüm teknolojilerine sahip cihazlar için ise iki yıldır.

Küçük numune miktarlarında nem ölçümleri gerçekleştirileceği zaman nem tayin cihazları diğer ölçüm cihazlarına göre önemli avantajlar sunar. Numune malzemenin bir haznede ısıtılarak kurutulduğu ve sürekli olarak tartıldığı kompakt teraziler, malzemeden bağımsız olarak çalışır. Bu da sonuçların değerlendirilmesi için malzemeye özgü karakteristik eğrilerin dikkate alınması gerekmediği anlamına gelir. 

Yalnızca kurutma için izin verilen sıcaklıklar dikkate alınmalı ve nem tayin cihazında doğru bir şekilde ayarlanmalıdır. Kurutma için sıcaklıkları standartlarda belirtilen malzemeler de nem tayin cihazında bu sıcaklıkta kurutulmalıdır. Aksi takdirde, bazı malzemelerde gözeneklerdeki suyun haricinde kimyasal olarak bağlı suyun da çözülme ve buharlaşma riski vardır.

Malzeme nemi, ıslak ve kuru numune arasındaki kütle farkından kaynaklanır. Bu da sonucun anlaşılmasını ve kontrol edilmesini kolaylaştırır. Ancak, yüzde olarak belirtilen bağıl malzeme neminin kuru ağırlığın haricinde nemli numunenin toplam ağırlığıyla da ilişkili olabileceğine dikkat etmek gerekir. Bazı nem tayin cihazlarında sonucun bu iki seçenekten hangisiyle gösterileceği seçilebilir.

Nem tayin cihazının ölçüm sonucu için yalnızca tek bir görüntüleme seçeneği sunması halinde yüzde değerinin kuru ağırlıkla mı yoksa toplam kütleyle mi ilgili olduğu kolay bir şekilde kontrol edilebilir. Su ile doldurulmuş bir numune kabı kurutulduktan sonra nem içeriğine ilişkin sonuç ya yaklaşık yüzde yüz ya da bunun çok üzerinde olmalıdır. Yüzde yüze yakın olan değer, ıslak numunenin toplam kütlesiyle ilgili nem anlamına gelir.

Küçük numune miktarlarının hızlı kurutulması ve paralel otomatik tartım sayesinde nem tayin cihazı ile gerçekleştirilen nem tayini, fırında yapılan klasik kurutmaya göre daha hızlıdır. Nem tayin cihazı, az yer kaplar ve kullanımı kolaydır. Böylece, nem tayin cihazı, laboratuvarda nem analizinin haricinde kurutma sistemlerinde, gelen mallarda, depoda ve üretimde rastgele kontroller için de ideal hale gelir.

Bazı ham madde ve yardımcı malzemelerde nem içeriği raf ömrünü, depolanabilirliği ya da kullanılabilirliği etkiler. Ham maddeler ya da yardımcı malzemelerin fiyatı ağırlığa göre artıyorsa çoğu durumda fiyat belirlenirken nem içeriği de dikkate alınmalıdır. Bu durumda, teslimat sırasında malzemelerin su içeriğini kontrol etmek için bir nem tayin cihazı ya da fırında kurutma yöntemi kullanılır. 

Neme duyarlı ham madde ve yardımcı malzemelerin su içeriği, teslimat sırasında nem tayin cihazı ile şu amaçlarla kontrol edilir:

- ağırlığa bağlı fiyatlarda ağırlıkça su oranını doğru bir şekilde hesaba katmak,

- malzemeyi uygun bir depolama yerine atamak,

- kurutma ya da nemlendirme işlemini türüne ve süresine göre planlayabilmek ya da

- malzemenin raf ömrünü tahmin edebilmek 

Özellikle bitkisel ve hayvansal ham maddeler, nem içeriklerinin çok yüksek ya da çok düşük olması halinde kullanılamaz hale gelme riskiyle karşı karşıyadır. Plastik granüller bile çok fazla nem içerdiği takdirde daha fazla işlem olmadan işlenemez. Alçı, kireç ve çimento, nem içeriği çok yüksekse reaksiyona girerek sertleşir ve artık işlenemez.

Tahıl satın alırken kalibre edilmiş teraziler ve kalibre edilmiş nem tayin cihazları kullanılmalıdır. Çoğu tahıl türü için yüzde 14.5 nem içeriği temel değer iken kolza tohumu için bu değer yüzde 9’dur. Su içeriği için bu temel değerlerden sapmalar, ek ücret ya da kesinti gibi faktörler aracılığıyla fiyatta dikkate alınır. Gerekli kurutma önlemleri ayrıca ücretlendirilir.

İnşaatlık kereste genelde ağırlığa göre değil hacme göre ücretlendirilir. Ancak, ahşabın nem içeriğinin bir nem tayin cihazı ile belirlenmesi, çok nemli ahşabın mantar ve böcekler tarafından tahrip edilmesi ve nem içeriği değiştiğinde ahşabın boyutlarının da değişmesi gibi nedenlerden dolayı son derece önemlidir. Ahşap, suyu emdiğinde şişer ve kurutma işlemi sırasında büzülür. Bu süreçte büzülme çatlakları ve eğrilikler oluşabilir. Bu nedenle, çeşitli standartlar ahşabın nem içeriğinin sınırlandırılmasını gerektirir. DIN 18 334’e göre, yalıtımlı çatılardaki masif ahşap bileşenlerde kurulum sırasında maksimum yüzde 20, ahşap ev yapımında ise maksimum yüzde 18 ahşap nemi olabilir. Öte yandan, yapıştırılmış bileşenler için maksimum yüzde 15 ahşap nem içeriği geçerlidir.

Nem tayin cihazı, prensip olarak malzemeden bağımsız çalışır. Nem tayin cihazı, laboratuvarda çeşitli numuneleri incelemek için kullanılabilir. Ancak, fırında kurutma yönteminde olduğu gibi kurutma için kullanılan sıcaklıklar malzemeye uyarlanmalıdır. Çoğu nem tayin cihazında parametreler farklı test işlemleri için kaydedilebilir. Kaydedilen kurutma programları, daha sonra aynı malzemeden numuneler tekrar test edileceği zaman kolay bir şekilde geri çağrılabilir.

Nem tayin cihazının çoğu modeli çok küçük numune miktarları için tasarlanmıştır. Küçük numune miktarı, kurutma süresini kısaltarak nem içeriğine ilişkin hızlı sonuçlar alınmasını sağlar. Daha büyük numune miktarları için birkaç ayrı ölçüm gerçekleştirilebilir. Ölçümün geçerliliği için ölçüm başlamadan önce numune nem içeriğinin değişmemesi gerekir. Bu nedenle, malzeme numuneleri, mümkün olduğunca hızlı, sabit bir sıcaklıkta ve hava geçirmez şekilde paketlenmiş olarak laboratuvara ulaşmalıdır.

Devam eden üretim süreci ya da kalite güvencesi için nem ölçümleri gerektiğinde ölçümler numune alındıktan sonra mümkün olan en kısa sürede gerçekleştirilmelidir. Laboratuvar çok uzaksa ek bir test istasyonunun kurulması önerilir.

Nem içeriği, gıdaların üretiminde ve işlenmesinde raf ömrü ve işlenebilirlik açısından önemlidir. Taze gıdaların sınırlı bir raf ömrüne sahip olduğu bilinen bir gerçektir. Bazen gereğinden fazla patates ya da havuç satın alan herkes, bu ürünler çok fazla su kaybettiğinde soyulmalarının zor olduğunu bilir. Gıdanın uzun süre kullanılabilir olması için özel koşullar altında saklanması ya da mümkün olduğunca çabuk işlenip korunması gerekir.

İşleme öncesinde ve işleme esnasında bu amaca uygun bir nem tayin cihazı ile gıdanın nem içeriği belirlenebilir. Yüksek düzeyde otomatikleştirilmiş proseslerde genelde mevcut nem verilerini doğrudan proses kontrol istasyonuna ileten inline nem sensörleri kullanılır. Bu, kurutma sıcaklığı ve süresinin ya da karışımlara eklenen su ilavesinin ölçülen neme göre otomatik olarak ayarlanmasını sağlar.

Nem tayin cihazının sürekli ya da tek seferlik ölçümler için kullanılmasına bakılmaksızın gıda endüstrisinde her zaman özel hijyen koşullarına uyulmalıdır. Özellikle, ölçümler alınan numuneler üzerinde değil de doğrudan işlenecek malzemenin içinde gerçekleştiriliyorsa temas yüzeylerinin ilgili hijyen yönetmeliklerine göre temizlenmesi gerekir. Bu nedenle, çoğu nem tayin cihazı modeli, temas yüzeyleri sıvılarla ve yüksek sıcaklıklarla sterilize edilebilecek şekilde tasarlanmıştır.

Pek çok kullanıcı için nem tayin cihazıyla belirlenen malzeme numunesinin nem değerleri, belgeleme amacıyla ya da kullanıcı programlarında malzemenin daha ileri düzeyde işlenmesi için bir temel olarak bilgisayarda depolanır. Giderek daha fazla şirket, operasyonel verilerini kaydetmek, işlemek ve belgelemek için SAP, Infor ya da ebootis gibi tek bir ERP sistemi kullanmaktadır. Bu tür bir ERP sistemi kullanan şirketler için numunelerin nem değerlerini doğrudan nem tayin cihazından malzeme değerlerine yönelik ticari mal yönetim sistemi modülüne aktarmak mantıklıdır.

Ölçüm verileri, doğrudan elektronik aktarım sayesinde ERP sisteminin tüm kullanıcıları tarafından anından kullanılabilir. Kullanılan sistemin tasarımına göre numune için kaydedilen malzemeye özgü nem değerleri daha sonra şu şekilde kullanılabilir:

- gerekli son işlem türünü ve süresini belirlemek

- depolama yerini seçmek

- kalite güvencesi için belgeleme ve

- doğru faturalama ya da hesaplama için ağırlık değerleri ile birlikte

Ölçüm verilerinin doğrudan ERP sistemine gönderilebilmesi için kullanılan nem tayin cihazında veri aktarımına yönelik bir arayüzün olması gerekir. Piyasada bulunan nem tayin cihazlarının çoğu, RS232 ya da USB bağlantısı olarak bu tür bir arayüz sunar. Dijital olarak aktarılan veriler, ERP sistemi tarafından doğru bir şekilde okunmalı ve yorumlanmalıdır. Bunun için genelde ERP sisteminde verileri içeri aktarmak için bir ayar seçeneği ya da bu ayarı sağlayan ek bir yazılım gerekir.