Omega UHF-HFS-Series Manuale del proprietario
- Tipo
- Manuale del proprietario
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
Introduzione
I sensori di flusso termico possono essere utilizzati per misurare e quantificare l'energia
termica per unità di superficie che si muove sulla superficie di un sistema e possono
misurare il trasferimento di calore in sistemi HVAC, analisi dell'isolamento, sistemi di
refrigerazione e altre innumerevoli applicazioni termiche.
Descrizione del sensore di flusso termico
I sensori di flusso termico HFS-5, HFS-6 e UHFS-09 utilizzano un design a termopila per
temperatura differenziale per misurare il movimento dell'energia termica per unità di
superficie, o flusso termico, attraverso la superficie del sensore. Ciascun sensore HFS
include una termocoppia di tipo T integrata che può essere utilizzata per le misurazioni
della temperatura del sensore. La sensibilità di ciascun sensore viene indicata per
ciascuna unità registrata sul rispettivo certificato di calibrazione. Le procedure di
calibrazione dei sensori sono conformi allo standard ASTM C1130 e sono descritte più
avanti in questo manuale.
Contenuto del manuale di istruzioni
1
Utilizzo di un sensore di flusso termico
Breve panoramica sull'utilizzo del sensore di flusso
termico
3
Misurazioni del segnale del sensore
3
Misurazione della tensione del flusso termico
3
Misurazione della tensione della termocoppia
4
Controllo del funzionamento del sensore HFS e
risoluzione dei problemi
4
Montaggio/Installazione del sensore
6
Rimozione del sensore dalle superfici di misurazione
6
HFS
-
5
HFS
-
6
UHFS
-
09
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
2
2
Conversione delle misurazioni in flusso termico e
temperatura
Misurazione della temperatura della termocoppia di tipo T
6
Dipendenza dalla temperatura del sensore di flusso termico
HFS
6
Calcolo del flusso termico
7
Determinazione della sensibilità del sensore di flusso
termico
8
3
Conformità alle direttive
Conformità RoHS
9
Conformità REACH
10
Conformità CE
11
Elenco dei simboli utilizzati nel presente manuale
Termine rappresentato dal
simbolo
Simbolo
Unità inglesi
Unità
metriche/SI
Flusso termico
q"
BTU/(ft
2
-h)
W/m
2
Resistenza elettrica
Ω
ohm o Kohm
Uscita di tensione
ΔV
V o mV o µV
Sensibilità del sensore di
flusso termico
S
µV / BTU/(ft
2
-h)
µV/(W/m
2
)
Temperatura
T
°F
°C
Differenza di temperatura
ΔT
°F
°C
Sensibilità del sensore di
flusso termico a una
temperatura
Sa T°C
µV / BTU/(ft
2
-h)
µV/(W/m
2
)
Fattore moltiplicazione
sensibilità
F.M.
Nessuna unità
Gradiente di temperatura
dT/dx
°F/ft
°C/m
Spessore del materiale
δ
ft
m
Conducibilità termica
λ o k
BTU/(ft
2
-h)/°F
W/(m-K)
Resistenza termica
R"
°F/BTU/(ft
2
-h)
(m
2
-K)/W
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
3
Fattori di conversione delle unità
Termine
Metodo di conversione
Flusso termico
1 W/m
2
= 0,317 BTU/ft
2
-h
Sensibilità del
sensore
1 µV/(W/m
2
) = 3,155 µV/(BTU/(ft
2
-h)
1 µV/(W/m
2
) = 10 mV/(W/cm
2
)
Sezione 1 - Utilizzo di un sensore di flusso termico
Di seguito sono riportati i dettagli su come utilizzare un sensore di flusso termico per
effettuare misurazioni termiche. Queste istruzioni sono per uso generale e possono
essere modificate in base alle condizioni di test per raccogliere le misurazioni più precise
per l'applicazione.
Breve panoramica sull'utilizzo del sensore di flusso termico
1. Assicurarsi che il sensore funzioni correttamente effettuando semplici test di
funzionalità.
2. Montare il sensore sulla superficie di misurazione.
3. Collegare i fili del sensore di flusso termico e i fili della termocoppia integrata a
un voltmetro di precisione o a un dispositivo di acquisizione dati di precisione.
4. Rilevare le misurazioni leggendo i segnali analogici di tensione CC provenienti
dai fili conduttori.
5. Regolare la sensibilità del sensore di flusso termico in base alla temperatura del
sensore e alla funzione di dipendenza dalla temperatura (non necessario per i
sensori UHFS-09). La sensibilità del sensore viene indicata per ciascuna unità
sul rispettivo certificato di calibrazione, insieme alla funzione di dipendenza dalla
temperatura.
6. Calcolare il flusso termico utilizzando la sensibilità regolata.
7. Rimuovere il sensore dalla superficie di misurazione, se necessario, facendo
attenzione a non danneggiarlo
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
4
Misurazione del segnale del sensore
Il segnale di uscita del sensore HFS è una tensione CC linearmente proporzionale al
flusso termico assorbito dal sensore. Analogamente, la termocoppia di tipo T utilizzata
per le misurazioni della temperatura superficiale del sensore HFS emette una tensione
CC proporzionale alla differenza di temperatura tra la superficie del sensore e il punto di
misurazione della tensione. I segnali di tensione CC di uscita possono essere misurati
con qualsiasi voltmetro di precisione o sistema di acquisizione dati di tensione di terze
parti con una risoluzione di microvolt (μV). Il design della struttura del sensore HFS
consente di misurare flusso termico e differenza di temperatura utilizzando quattro fili.
Misurazione della tensione del flusso termico
Per misurare la tensione di uscita del sensore causata dall'assorbimento del flusso
termico da parte del sensore, ΔV
q"
, collegare il terminale positivo (+) del dispositivo di
misurazione della tensione al filo rosso intenso e il terminale negativo (-) al filo bianco. La
polarità di questi fili non è importante poiché il flusso termico sarà positivo o negativo a
seconda dell'orientamento del sensore.
Misurazione della tensione della termocoppia
In ogni sensore HFS è integrata una termocoppia per fornire una misurazione della
temperatura superficiale del sensore. La misurazione della tensione di uscita dalla
termocoppia fornisce un'indicazione della differenza di temperatura tra il punto di
misurazione della temperatura sulla superficie superiore del sensore e il punto di
misurazione della tensione. Per determinare la temperatura assoluta del sensore, è
necessaria un'ulteriore misurazione della temperatura nel punto di misurazione della
tensione. Questa temperatura di riferimento è nota come compensazione di giunzione
fredda ed è comunemente integrata nei sistemi di acquisizione dati.
Collegare il filo rosso scuro in costantana a un terminale negativo (-) del dispositivo
di misurazione della tensione. Il filo positivo (+) del dispositivo di misurazione della
tensione deve essere collegato al filo conduttore in rame blu.
Controllo del funzionamento del sensore HFS e risoluzione dei problemi
È possibile eseguire alcuni semplici test diversi per garantire il corretto funzionamento del
sensore HFS. È buona norma eseguire queste operazioni prima e dopo il montaggio del
sensore, in modo che non vengano accidentalmente effettuate misurazioni imprecise
utilizzando un sensore difettoso che potrebbe aver subito danni durante la manipolazione.
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
5
1. Controllare la resistenza elettrica del sensore di flusso
termico:
Collegare un ohmmetro al filo rosso intenso e ai fili conduttori bianchi per
controllare la resistenza elettrica del sensore del flusso termico. Deve essere
<1000 Ω per i sensori HFS-5 o <5 kΩ per i sensori HFS-6 e UHFS-09. Se la
resistenza è molto superiore a tali valori, il sensore potrebbe essere difettoso. La
resistenza può essere leggermente superiore per sensori con filo conduttore di
lunghezza superiore a 10 ft/3 m. Una resistenza elettrica infinita (discontinuità)
indica che il sensore di flusso termico è guasto.
2. Controllare la resistenza elettrica della termocoppia:
Collegare un ohmmetro per resistenza elettrica al filo rosso scuro in costantana e
al filo di rame blu. La resistenza elettrica deve essere di circa 50 Ω per fili di
lunghezza standard di 3 metri/10 piedi. La resistenza sarà maggiore per fili di
lunghezze superiori. La resistenza tipica del filo è di 5 Ω per piede o di 16 Ω per
metro. La resistenza elettrica infinita (discontinuità) indica che la termocoppia è
guasta.
3. Controllare la tensione di uscita con flusso termico pari a zero
attraverso il sensore:
Se possibile, con un dispositivo di misurazione della tensione collegato attraverso
i fili conduttori del flusso termico, misurare la tensione del flusso termico di uscita
mentre il sensore rileva un flusso termico assorbito pari a zero attraverso il
sensore. Uno scenario semplice consiste nel lasciare il sensore smontato, come
se fosse stato lasciato non fissato su un tavolo. La lettura analogica della tensione
CC per la tensione di uscita del flusso termico deve essere di circa 0,0 μV (+/-
5 μV possono contribuire al rumore elettrico).
4. Controllare la tensione di uscita per un flusso termico indotto
attraverso il sensore: un metodo semplice per determinare se il sensore
HFS funziona in modo corretto è indurre fisicamente un flusso termico.
Posizionare il sensore HFS su una superficie metallica e posizionare
saldamente il palmo della mano sull'intera superficie del sensore. Il valore
della tensione di uscita CC di picco risultante deve essere di circa 1,0 mV
per un sensore HFS (il valore potrebbe variare di oltre il 20% rispetto a
questo valore a seconda della situazione). È inoltre possibile capovolgere
il sensore e misurare un segnale di tensione CC di uscita simile con segno
opposto (positivo (+) rispetto a negativo (-)).
5. Controllare la tensione di uscita della termocoppia:
Se il sensore e il punto di misurazione della tensione si trovano alla stessa
temperatura, la tensione di uscita dalla termocoppia deve essere pari a circa zero
microvolt (spesso non si ottiene facilmente questo scenario di test). Questo test
raramente è necessario, poiché la resistenza elettrica della termocoppia deve
essere sufficiente per un test.
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
6
6. Assicurarsi che il numero di serie del sensore corrisponda al
certificato di calibrazione. Verificare che il numero di serie del sensore di
flusso termico corrisponda a quello indicato sul certificato di calibrazione.
Ciò garantisce l'uso della sensibilità corretta per il sensore a disposizione.
Il numero di serie del sensore deve essere posizionato su un'etichetta sui
fili conduttori.
Montaggio/Installazione del sensore
Il modo in cui viene montato il sensore di flusso termico dipende dall'applicazione per cui
viene utilizzato. I migliori risultati si ottengono montando il sensore su superfici lisce e
pulite. L'obiettivo generale del montaggio del sensore HFS è far aderire saldamente il
sensore e avere un contatto completo e il più uniforme possibile con la superficie di
misurazione. In questo modo si riduce la resistenza termica di contatto tra la superficie di
misurazione e il sensore, per una maggiore precisione delle misurazioni. Si consiglia di
utilizzare una delle seguenti tecniche di montaggio, che può però essere regolata in base
alla configurazione del test.
Metodo di montaggio n. 1: nastro biadesivo
Il nastro biadesivo disponibile in commercio è ideale per il montaggio temporaneo
su superfici dure. Quando si utilizza il nastro biadesivo, assicurarsi che la
superficie di misurazione sia pulita, coprire l'area di montaggio desiderata con
nastro biadesivo, quindi premere saldamente e uniformemente il sensore sul
nastro. Se si utilizzano più pezzi di nastro biadesivo, evitare di sovrapporre il
nastro.
Metodo di montaggio n. 2: colla termoconduttiva
La colla termoconduttiva può essere utilizzata per il montaggio permanente del
sensore HFS. Prima del montaggio, pulire la superficie di misurazione e la
superficie del sensore. Stendere un sottile strato uniforme di colla termoconduttiva
sulla superficie del sensore. Applicare una pressione costante e uniforme sul
sensore fino a quando la colla non si asciuga. La rimozione del sensore dalla
superficie dopo l'incollaggio potrebbe danneggiare il sensore.
Metodo di montaggio n. 3: pasta termoconduttiva
La pasta termoconduttiva è appropriata solo se il sensore viene tenuto in posizione
con una pressione costante e uniforme mentre il sensore esegue le misurazioni,
ad esempio quando il sensore viene utilizzato per misurazioni del trasferimento
termico conduttivo mentre è posizionato tra due superfici che lo comprimono e lo
trattengono in posizione. La pasta termoconduttiva può essere posizionata tra il
sensore e ciascuna delle superfici per ridurre al minimo la resistenza termica del
contatto. Un prodotto consigliato è la pasta conduttiva OmegaTherm 201
disponibile presso Omega. In alternativa, in assenza di altri materiali disponibili, è
stato utilizzato il dentifricio, che si è dimostrato idoneo.
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
7
Un altro metodo consiste nell'applicare un sottile strato di pasta termoconduttiva
tra il sensore e la superficie di misurazione. Quindi, utilizzare del nastro adesivo
sull'intero sensore per tenerlo premuto sulla superficie.
Rimozione del sensore dalle superfici di misurazione
La rimozione del sensore HFS dalla superficie di misurazione è consigliata solo se
per il montaggio è stato utilizzato un adesivo temporaneo, come la pasta conduttiva o il
nastro biadesivo. I metodi di adesione con maggiore resistenza possono compromettere
l'integrità del sensore, se rimosso.
IMPORTANTE: quando si rimuove il sensore, rimuovere con cautela il lato con i fili con
una mano e staccare il lato opposto con l'altra mano per evitare il più possibile che si
pieghi. Una leggera piegatura del sensore non influisce sulle sue prestazioni, ma è
necessario evitare di piegarlo bruscamente strappandolo via
Sezione 2 - Conversione delle misurazioni in flusso termico e
temperatura
Misurazione della temperatura della termocoppia di tipo T
Le misurazioni della temperatura della termocoppia possono essere
registrate con un misuratore per termocoppie in grado di leggere termocoppie di
tipo T, con compensazione di giunzione fredda. (Misuratore consigliato: Omega
DP41-TC)
Dipendenza dalla temperatura del sensore di flusso termico HFS
I segnali in uscita dai sensori di flusso termico HFS-5 e HFS-6 dipendono in parte
dalla temperatura del sensore stesso. Questa dipendenza significa che la sensibilità del
sensore varia leggermente a temperature diverse. I sensori UHFS-09 non subiscono
questa dipendenza, quindi ignorare questa sezione se si utilizza questo modello di
sensore.
Ciascun sensore è calibrato a una temperatura di base di 25 °C o 77 °F. La
sensibilità a questa temperatura viene registrata sul foglio di calibrazione fornito con ogni
singolo sensore di flusso termico. Un esempio di sensibilità di calibrazione, S
Calib
è
mostrato di seguito cerchiato in rosso.
Se si utilizza il sensore di flusso termico a una temperatura diversa da 25 °C o
77 °F, si consiglia di regolare la sensibilità per compensare la dipendenza dalla
temperatura attenendosi alla seguente procedura.
A ogni misurazione nel tempo, effettuare la misurazione della temperatura del
sensore, T
°C
, insieme alla sensibilità calibrata, S
Calib
, per determinare la sensibilità del
flusso termico a quella temperatura specifica, S
a T
°C
.
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
8
a ℃
= . .∗
= [0,00334 ∗
℃
+ 0,917] ∗
Calcolo del flusso termico
Utilizzando le misurazioni della tensione CC rilevate dai fili conduttori per flusso
termico (bianco e rosso intenso), è possibile calcolare i valori del flusso termico
utilizzando la sensibilità regolata per quello specifico sensore e la seguente equazione.
dove q" è il flusso termico assorbito attraverso il sensore, ∆V
q”
è la tensione del flusso
termico di uscita del sensore HFS e S
a T
°C
è la sensibilità del sensore che è stata regolata
in base alla temperatura del sensore in quel momento specifico.
Ad esempio: un valore di tensione di 1,80 mV viene misurato attraverso i conduttori del
flusso termico
e la sensibilità calibrata del sensore è specificata pari a 0,90 µV/(W/m
2
) e la
temperatura del sensore è misurata pari a 30 °C dai fili della termocoppia in quel
punto nel tempo. Il calcolo per il flusso termico è il seguente.
1. Innanzitutto, regolare la sensibilità in base alla temperatura misurata del
sensore dalla termocoppia di tipo T integrata del sensore. (Ignorare questo
passaggio se si utilizza il sensore UHFS-09.)
2. Quindi, calcolare il flusso termico utilizzando la sensibilità regolata e la
misurazione della tensione sui fili conduttori del flusso termico.
F.M. = 0,00334*T
°
C
+ 0,917
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
-50
-30
-10
10
30
50
70
90
110
130
Temperatura del sensore (°C)
Fattore di moltiplicazione della sensibilità rispetto alla
temperatura del sensore (origine a
25
°
C)
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
9
Tenere presente che il sensore HFS può misurare tensioni positive e negative. Un valore
di tensione negativo rispetto a una tensione positiva significa semplicemente che il flusso
termico si muove nella direzione opposta.
Determinazione della sensibilità del sensore di flusso termico
La sensibilità del sensore è la tensione di uscita indotta dal sensore, divisa per il
flusso termico condotto attraverso il sensore.
Utilizzando un apparecchio di calibrazione personalizzato, il flusso termico può essere
calcolato utilizzando il differenziale di temperatura misurato e una resistenza termica nota
del materiale di riferimento standard.
La sensibilità del sensore può essere determinata dividendo la tensione di uscita dal
sensore per il flusso termico.
La sensibilità può quindi essere regolata di conseguenza in base alla temperatura.
Dove T
°C
è la temperatura del sensore espressa in gradi Celsius e S
Calib
è la sensibilità del
sensore calibrato indicata nella tabella precedente.
Sezione 4 - Conformità alle direttive
Dichiarazione di conformità alla direttiva RoHS3
Ai sensi della Direttiva (UE) 2015/863 del Parlamento europeo e del
Consiglio del 4 giugno 2015 in merito alla restrizione dell'uso di determinate
sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche.
La direttiva 2015/863 definisce dieci (10) sostanze che devono essere soggette a
restrizioni. La concentrazione massima in peso di ciascuna sostanza è riportata di
seguito.
Sostanza
Concentrazione massima
1
Piombo (Pb)
0,1%
2
Mercurio (Hg)
0,1%
Cadmio (Cd)
0,01 %
Cromo esavalente (Cr VI)
0,1%
Bifenili polibromurati (PBB)
0,1%
Manuale di istruzioni del sensore di flusso termico HFS
10
Eteri di difenile polibromurato (PBDE)
0,1%
Di-2-etilesilftalato (DEHP)
0,1%
Benzilbutilftalato (BBP)
0,1%
Dibutilftalato (DBP)
0,1%
Diisobutiliftalato (DIBP)
0,1%
1
Sostanze soggette a restrizioni e valori di concentrazione massimi tollerati in peso in
materiali omogenei
2
Esenzione 6(a) - Piombo come elemento di lega nell'acciaio destinato alla lavorazione
meccanica e nell'acciaio zincato contenente fino allo 0,35% di piombo in peso; Esenzione
6(b) - Piombo come elemento di lega nell'alluminio contenente fino allo 0,4% di piombo in
peso; Esenzione 6(c) - Leghe di rame contenenti fino al 4% di piombo in peso; Esenzione
7(c)-I - Componenti elettrici ed elettronici contenenti piombo nel vetro o nella ceramica
diversa dalla ceramica dielettrica dei condensatori, per esempio dispositivi piezoelettrici, o
in una matrice di vetro o ceramica.
Tutti i sensori di flusso termico HFS-5, HFS-6 e UHFS-09 hanno la seguente
conformità RoHS3:
Stato RoHS3: conforme
La conformità RoHS di qualsiasi prodotto così designato si basa sulla prova del produttore
(fabbricatore) della conformità del codice prodotto alla direttiva RoHS. A supporto della
dichiarazione di conformità del produttore sono state adottate tutte le misure ragionevoli per
confermare le dichiarazioni dei produttori e altre prove relative all'assenza di sostanze
soggette a restrizioni. Sulla base di una revisione dei registri di produzione e delle informazioni
tecniche, questo prodotto, al meglio delle nostre conoscenze, non contiene alcuna delle
sostanze soggette a restrizioni in quantità che superano i limiti, come specificato sopra.
Approvato da: ___________________ Data: ________________
11
Dichiarazione di conformità REACH
Ai sensi del Regolamento CE n. 1907/2006 del Parlamento europeo e del
Consiglio del 18 dicembre 2006 concernente la registrazione, la
valutazione, l'autorizzazione e la restrizione delle sostanze chimiche
(REACH), che istituisce un'agenzia europea per le sostanze chimiche, che
modifica la direttiva 1999/45/CE e che abroga il regolamento (CEE) n.
793/93 del Consiglio e il regolamento (CE) n. 1488/94 della Commissione,
nonché la direttiva 76/769/CEE del Consiglio e le direttive della
Commissione 91/155/CEE, 93/67/CEE, 93/105/CE e 2000/21/CE.
Il regolamento definisce le sostanze che devono essere soggette a restrizioni. L'elenco delle
sostanze candidate REACH indicante le SVHC (Substances of Very High Concern, sostanze
estremamente preoccupanti) è disponibile all'indirizzo:
http://echa.europa.eu/chem_data/authorisation_process/candidate_list_table_en.asp
Tutti i sensori di flusso termico HFS-5, HFS-6 e UHFS-09 hanno la seguente
conformità REACH.
Stato REACH: conforme
La conformità REACH di qualsiasi prodotto così designato si basa sulla prova del produttore
(fabbricatore) della conformità del codice prodotto al regolamento REACH. A supporto della
dichiarazione di conformità del produttore sono state adottate tutte le misure ragionevoli per
confermare le dichiarazioni dei produttori e altre prove relative all'assenza di sostanze
soggette a restrizioni. Sulla base di una revisione dei registri di produzione e delle informazioni
tecniche, questo prodotto, al meglio delle nostre conoscenze, non contiene alcuna delle
sostanze soggette a restrizioni in quantità che superano i limiti, come specificato sopra.
Approvato da: ___________________ Data: ________________
12
DICHIARAZIONE DI CONFORMITÀ UE
Nome dell'azienda: Omega Engineering Inc.
Indirizzo: 800 Connecticut Ave, Suite 5N01, Norwalk, CT 06854
Numero di telefono: 1-888-826-6342
Indirizzo e-mail: [email protected]
Si dichiara che il rilascio della DdC è di responsabilità esclusiva e che è riferita al
seguente prodotto:
Oggetti della dichiarazione
Numero di modello del prodotto: HFS-5 e HFS-6 e UHFS-09
L'oggetto della dichiarazione sopra descritta è conforme alla pertinente normativa di
armonizzazione dell'Unione europea:
Direttiva 2014/32/UE
Sono state applicate le seguenti norme armonizzate e specifiche tecniche:
RoHS 2015/863
4
giugno
2015
EN50581:2012
1
novembre
2012
Firmato a nome e per conto di:
Omega
Engineering Inc.
18/07/2019
Rande Cherry, CTO
-
1
-
2
-
3
-
4
-
5
-
6
-
7
-
8
-
9
-
10
-
11
-
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