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Guida pratica alla selezione di una camera climatica


Le funzioni principali di una camera climatica


La scelta della camera climatica adatta alle proprie esigenze risulta, spesso, un compito davvero complicato. Così, per aiutare i propri clienti a far chiarezza sui principali aspetti da prendere in considerazione e riuscire, così, a selezionare la camera climatica più appropriata, abbiamo deciso di raccogliere le informazioni più importanti in grado di far comprendere al cliente le funzioni principali di una camera climatica e di facilitare la scelta del prodotto.

Per rendere più chiara e lineare la scelta di una camera climatica è necessario comprendere quali sono questi fattori e come possono aiutare il cliente a prendere una decisione nel minor tempo possibile. Inoltre, l'acquisizione di queste conoscenze può semplificare notevolmente la selezione di una camera climatica.
Per effettuare una corretta selezione è fondamentale partire da due elementi principali: il provino e il tipo di test al quale si vuole sottoporlo.

Camere Climatiche ACS


Ci sono innumerevoli camere climatiche per prove ambientali, ciascuna delle quali è disponibile in diverse configurazioni proprio per soddisfare le specifiche esigenze degli utilizzatori e/o dei principali standard internazionali.
Questa guida alla selezione si occupa della famiglia più utilizzata: le Camere Climatiche
Il modo migliore per individuare il corretto modello di camera climatica è quello di partire dalle seguenti informazioni base, che solitamente l’utilizzatore possiede prima dell’acquisto della camera:

           ✓ Tipo di test
           ✓ Tipologia di provino (DUT) 

Maggiori saranno le informazioni, più semplice risulterà l'individuazione del prodotto che soddisfa le vostre esigenze.

 

QUALI TEST POSSONO ESSERE SVOLTI?

Esiste una casistica molto ampia di test ambientali: termostatico, climatico, corrosione, vibrazione, altitudine, shock termico… Molto spesso questi test sono descritti all'interno di specifiche norme di settore (IEC, DIN, ISO, …) o proprietarie (FCA, FORD, ESA, …).

Conoscere il tipo di test al quale il prodotto verrà sottoposto è fondamentale per la scelta della camera climatica e per i relativi accessori. È bene quindi conoscere più informazioni possibili sul test da eseguire prima di procedere a selezionare un modello di camera; tuttavia il più delle volte si può effettuare una pre-selezione a partire dalle seguenti informazioni:

          ✓ Range di temperatura
          ✓ Range Climatico
          ✓ Gradiente di temperatura
          ✓ Volume

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Cos'è e come funziona una camera climatica?

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QUALI VALORI DI TEMPERATURA POSSONO ESSERE RAGGIUNTI NELLA CAMERA?

Range di temperatura

Nelle schede tecniche delle camere climatiche viene specificato il valore minimo ed il valore massimo di temperatura raggiungibile. La quasi totalità dei costruttori di camere climatiche fissano la temperatura massima a +180°C sebbene, qualora richiesto, questo valore può essere esteso fino a +200°C con apposita opzione. Se la temperatura massima è quasi sempre la stessa, la temperatura minima delle camere con sistema di raffreddamento meccanico permette la suddivisione di due grandi famiglie:

          ✓  Camere a singolo stadio -40°C
          ✓  
Camere a doppio stadio (o in cascata) -70°C


Senza entrare nello specifico del funzionamento dei due sistemi, è necessario specificare che il sistema in cascata si compone di due impianti di refrigerazione, entrambi realizzati da due circuiti fisicamente separati e posti in serie che permettono il raggiungimento di temperature molto basse.

A volte si ricorre alla selezione di una camera con impianto in cascata soprattutto per la necessità di raggiungere in estrema rapidità determinati valori di raffreddamento alle basse temperature e non soltanto per raggiungere particolari valori negativi di temperatura.

 

COSA SI INTENDE PER GRADIENTE DI TEMPERATURA?

Gradiente

La velocità con cui la temperatura aumenta o diminuisce all'interno del vano di test viene denominata in gergo “Gradiente” (espresso in Kelvin o gradi Centigradi per minuto) e può variare molto da un modello all'altro, passando da 1,5 K/min fino a 20 K/min.

Ovviamente il gradiente è funzione della potenza frigo e termica installata nella camera, ossia tanto più potenti sono i compressori e tanto più alta è la velocità di raffreddamento. Mentre, più resistenze sono installate nella camera e più alta sarà la velocità di riscaldamento.

In casi particolari, quando sono necessari elevati valori di raffreddamento si ricorre all’iniezione di Azoto Liquido “LN2” che permette una velocità di raffreddamento di oltre 30 K/min. Solitamente nella scheda tecnica delle camere climatiche i gradienti vengono specificati a camera vuota (ossia in assenza di provino).


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L' UMIDITÀ
Range climatico

Nelle scheda tecnica di una camera climatica, troviamo specificato il range climatico, ossia il valore minimo e massimo della temperatura nella quale possiamo controllare e regolare i valori di umidità che a sua volta vengono espressi con un minimo ed un massimo, per esempio:

   ✓ Range di Temperatura per test climatici: +10…+95°C 
   ✓ 
Range di Umidità: 10%...98%



Per meglio comprendere i possibili valori di umidità che si possono ottenere all’interno di una camera climatica, è però necessario comprendere che la percentuale di umidità relativa (RH) raggiungibile in camera è funzione della temperatura.

Per questo motivo, per definire correttamente l’estensione del range climatico è necessario fare riferimento anche al “dew-point” o “temperatura di rugiada”.


Umidità relativa dell'aria & Temperatura

In questo diagramma sono presenti 3 aree:

Area 1: indica quella per prove continuative con punto di rugiada tra +4°C e +94°C (Range Standard). Seguendo la linea di fondo dell’Area 1 possiamo facilmente individuare il valore minimo dell’umidità per ciascun valore di temperatura del range climatico, per esempio per T=20°C il minimo valore di umidità possibile all’interno della camera è RH=40%.

Area 2: indica delle combinazioni di Temperatura e Umidità che possono essere impostate solo per periodi limitati (punto di rugiada fino a -3°C per brevi periodi).

Le combinazioni di T e RH che ricadono all’interno dell’Area 3 sono valori che possono essere raggiunti con l’apposito accessorio per prove con bassissima umidità che consiste in un sistema di iniezione di aria secca (punto di rugiada -40°C).

 

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COSA SI DEVE CONOSCERE DEL PROVINO?

Le informazioni principali da prendere in considerazione sul prodotto da testare sono: dimensioni/geometria del provino e peso.

La dimensione stessa del prodotto permette di individuare il volume della camera climatica, sufficientemente grande per poterlo ospitare comodamente. Come regola generale, l’ingombro del provino non deve superare un terzo del volume del vano di prova, anche se particolari considerazioni vanno fatte sulla base della geometria del prodotto da testare. In ogni caso, l'aria deve poter circolare liberamente per garantire che la variazione e l’omogeneità della temperatura sia pressoché uguale (entro i limiti di tolleranza specificati dal test) su tutta la superficie del provino. 

Dimensioni e peso del provinoAnche la massa e, di conseguenza, il peso del provino sono parametri molto importanti, poiché una grande massa potrebbe incidere negativamente sulle prestazioni del test: le performance delle camere climatiche come i gradienti di temperatura sono calcolati e specificati a camera vuota, ossia in assenza di masse all'interno del vano di prova. Quindi, quando il valore del gradiente richiesto con provino è prossimo al valore di gradiente indicato nella scheda tecnica (con camera vuota), è necessaria una verifica con il fornitore della camera.


Il peso è un parametro che deve essere preso in considerazione anche per un altro motivo, più precisamente per il fatto che il ripiano della camera climatica è progettato per supportare provini fino ad un certo peso, quindi è buona norma verificare sulle schede tecniche di prodotto quale è il peso massimo previsto per il DUT.

Sono presenti tra gli accessori della camera climatica un pavimento o ripiano rinforzato qualora il provino superi il peso massimo consentito.

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E SE IL PROVINO DISSIPA CALORE?Dissipazione termica

Quando il DUT è collegato ad una fonte di alimentazione (provino attivo) potrebbe dissipare calore, in alcuni casi può essere trascurabile mentre in altri deve essere posta maggiore attenzione, poiché potrebbe incidere sulle prestazioni della camera. Come è stato specificato nel punto precedente, sono solitamente espresse con camera vuota ossia senza masse e senza dissipazioni di calore.


Quindi in presenza di un DUT attivo, è necessario che la camera sia in grado di sottrarre il calore dissipato dal provino senza incidere sulle sue performance e quindi sui valori del test che si sta eseguendo.

Alcune volte il valore del carico termico generato dal provino porta a scartare un determinato modello di camere a favore di un modello più potente e con maggiori performance.

Un parametro che aiuta in questa analisi è il valore del massimo carico termico che la camera è in grado di dissipare ad una determinata temperatura e questo viene rappresentato in un grafico come quello seguente:

Heat Compensation for TT


CASI PARTICOLARI

Esistono dei casi particolari in cui il provino rilascia delle sostanze infiammabili, esplosive, tossiche e/o corrosive, oppure sostanze che possono dare origine ad atmosfere potenzialmente pericolose in funzione del campo di temperatura raggiungibile nello stesso. In questi casi ci si deve affidare ad un team di esperti per valutare accuratamente il rischio correlato al test.

Inoltre, sottoponendo alcune tipologie di prodotti come le batterie, recipienti in pressione e serbatoi a delle sollecitazioni esterne come rapide variazioni di temperatura, alti o bassi valori di temperatura, possono generare delle reazioni indesiderate provocando la rottura del prodotto stesso, generando durante le prove delle situazioni potenzialmente pericolose.


Per saperne di più sulle camere climatiche ACS leggi l'articolo redatto dal nostro team su: "Cos'è e come funziona una camera climatica" o, se preferisci, contatta uno dei nostri esperti e prenota un appuntamento telefonico gratuito cliccando qui sotto.

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7 cose da sapere prima di acquistare una camera climatica

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