In quali scenari è richiesta l'elevata precisione dei sensori di temperatura PT100?

I sensori di temperatura PT100 misurano la temperatura con maggiore precisione rispetto a tutti gli altri tipi di sensori di temperatura. I sensori delle classi A e B rispettano le tolleranze delle classi A e B definite dalla norma DIN EN 60751. La maggior parte degli utenti utilizza sensori di classe B, i quali mantengono una tolleranza di ±0,3 °C a 0 °C. I sensori di classe A vengono impiegati quando è richiesta una maggiore accuratezza, con una tolleranza tipica di ±0,15 °C. Nella maggior parte dei contesti climatici regolamentati, le tolleranze di classe A risultano adeguate. Tuttavia, per requisiti di accuratezza estremamente rigorosi — ad esempio nella gestione di reattori o nella validazione di camere di prova ambientale — i produttori ricorrono a sensori di qualità superiore alla classe A, come quelli conformi alla specifica 1/3 DIN (tolleranza di ±0,1 °C) o addirittura 1/10 DIN (con tolleranze rigorose fino a ±0,03 °C). Questi diversi livelli di tolleranza consentono a ciascun ingegnere di scegliere il grado di accuratezza del sensore più idoneo al processo specifico da controllare. È facile comprendere che ogni processo operativo richiede sensori in grado di misurare la temperatura con il massimo livello di accuratezza possibile, poiché anche una variazione di soli 0,1 °C può provocare forti variazioni nelle reazioni chimiche o nelle trasformazioni dei materiali. Inoltre, ridurre la necessità di ricalibrazione di un sistema di controllo consente di contenere i costi, impiegando sensori ad alta accuratezza solo quando strettamente necessario.

Deriva a lungo termine, ripetibilità e stabilità rispetto ai sensori NTC e alle termocoppie

I sensori PT100 si sono dimostrati più stabili a lungo termine e più ripetibili rispetto sia ai termocoppie che ai termistori NTC. I sensori PT100 offrono un’accuratezza compresa entro ± 0,1 gradi Celsius nell’intervallo di temperatura compreso tra 50 e 100 gradi Celsius, mentre le termocoppie standard possono avere un’accuratezza di ± 1,5 gradi Celsius. Ciò significa che l’accuratezza dei sensori PT100 è circa il 93 percento migliore rispetto a quella delle termocoppie standard. Poiché i sensori PT100 presentano una deriva minima, mostrano pochissimi cambiamenti nel tempo: in effetti, la loro deriva è del 40 percento inferiore rispetto a quella delle termocoppie. Questo dipende dal fatto che i coefficienti Seebeck delle termocoppie diventano meno affidabili con il passare del tempo. D’altra parte, i termistori NTC sono molto affidabili, ma comportano il rischio di superare una soglia critica che può causare la rottura del componente a causa di cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento. Nel complesso, la capacità dei sensori PT100 di fornire letture costanti risulta estremamente preziosa in settori come quello aerospaziale e farmaceutico, dove vengono impiegati su parti o componenti che devono superare numerosi test oppure in processi produttivi caratterizzati da coerenza tra lotti.

Fondamentalmente ovunque la sicurezza del prodotto e il rispetto degli standard normativi dipendano da misurazioni accurate.

Requisiti di conformità per l’accuratezza di livello PT100 nelle industrie regolamentate

Prodotti biologici e farmaceutici: Allegato 1 delle BUONE PRATICHE DI FABBRICAZIONE (GMP) dell’UE e tracciabilità secondo il Titolo 21 del Codice dei Regolamenti Federali (CFR) della FDA, Parte 11, con tolleranza di ±0,1 °C

Nella produzione di prodotti per le scienze della vita è fondamentale acquisire con precisione le misurazioni della temperatura, poiché la perdita di prodotto dovuta a deviazioni nelle misurazioni può comportare conseguenze finanziarie significative. La FDA e l’Allegato 1 delle buone pratiche di fabbricazione (GMP) dell’Unione Europea richiedono un’accuratezza di ±0,1 °C nel monitoraggio durante processi critici, quali la sterilizzazione, la liofilizzazione e le operazioni nei bioreattori. I sensori PT100 sono più che in grado di soddisfare tali requisiti. Lo standard di tolleranza Classe A prevede una precisione di circa ±0,15 °C alla temperatura di congelamento, secondo la norma DIN EN 60751. I sensori PT100 sono superiori alle alternative MT e NTC a causa della corrosione fisica e chimica del filo di platino utilizzato nella loro costruzione. Dati più chiari consentono la redazione di registri elettronici di lotto e la conformità ai principi ALCOA+. I dati provenienti da audit indicano che il 92% dei problemi legati alla temperatura era dovuto a sensori che avevano subito deriva. Una corretta selezione e manutenzione dei sensori PT100 risolve tali problemi.

Monitoraggio della catena del freddo USDA/FDA e validazione HACCP per i sistemi di sicurezza alimentare

Al centro della distribuzione e della lavorazione degli alimenti vi è il monitoraggio costante e convalidato della temperatura, richiesto dall'USDA e dalla FDA. Il piano HACCP per la vostra attività alimentare prevede il monitoraggio della temperatura in punti critici di controllo (CCP) durante la pastorizzazione, il raffreddamento e lo stoccaggio, dove i sensori di temperatura PT100 soddisfano l’accuratezza richiesta di ±0,3 °C. I sensori PT100 sono fondamentali per rispettare le seguenti normative:

- Regola sull’igiene nel trasporto refrigerato del FSMA
- Linee guida USDA per lo stoccaggio congelato (−18 °C ± 1 °C)
- Normative FDA LACF (21 CFR 113) sul trattamento termico degli alimenti.

I sensori PT100 presentano un design unico che previene falsi allarmi dovuti alla rapida risposta termica alla condensa. Nella logistica a temperature inferiori allo zero, i sensori PT100 sono più affidabili dei termocoppie, che mostrano una deriva superiore a 0,5 °C durante i cicli di congelamento e scongelamento. Questo tipo di deriva compromette la modellazione della durata di conservazione e la convalida del controllo dei patogeni.

Applicazioni nei laboratori, nella calibrazione e nella metrologia: sensori PT100

Per i laboratori di calibrazione e i centri di metrologia, la precisione è tutto, e i sensori PT100 e la loro precisione di misura sono considerati i migliori sensori per la misurazione della temperatura. Garantiscono una deriva di soli 0,03 °C all’anno, secondo gli standard IEC, rendendoli idonei ai rigorosi calcoli delle incertezze richiesti dagli standard ISO. Confrontati con altri tipi di sensori per la misurazione della temperatura, come le termocoppie o i termistori NTC, i termometri a resistenza in platino presentano una deriva entro ± 0,1 °C per diversi anni. Questo tipo di sensori per la misurazione della temperatura offre la migliore stabilità disponibile e, in ultima analisi, può essere ricondotto agli standard di misura del Sistema Internazionale di Unità (SI) tramite gli istituti nazionali di metrologia, offrendo grande tranquillità a chi si occupa di misurazioni di massima importanza.

ISO/IEC 17025 e sensori PT100

Poiché i sensori PT100 presentano una tolleranza di ±(0,15 °C + 0,002|t|), lo standard ISO/IEC 17025 impone a tutti i laboratori accreditati di utilizzare sensori PT100 di classe A per il proprio lavoro di riferimento. Altri requisiti sono i seguenti: 1) calibrazioni ai punti fissi eseguite con celle al punto triplo dell’acqua aventi un’incertezza inferiore a −0,0001 °C(c); 2) tecniche di confronto in tre passaggi utilizzate con standard primari; e 3) un’analisi completa dell’incertezza che tenga conto della conduzione lungo lo stelo, dell’isteresi e della stabilità del ponte.

Ad esempio, una calibrazione a 0 °C deve essere effettuata in un laboratorio accreditato e deve raggiungere un’incertezza estesa (k=2) pari a 0,05 °C. Questo livello di precisione è necessario per evitare costose invalidazioni delle certificazioni nelle camere per test di stabilità farmaceutica o nei test di materiali aerospaziali, dove intere campagne di prova possono risultare invalidate a causa di errori di ±0,3 °C.

Domande più comuni

Perché i sensori PT100 sono preferibili alle termocoppie in determinati settori?

I sensori PT100 sono migliori dei termocoppie perché offrono una maggiore precisione e stabilità, nonché una minore tendenza alla deriva nel lungo periodo.

Perché i sensori PT100 sono preferiti nei settori farmaceutico e della sicurezza alimentare?

I sensori PT100 sono preferiti nei settori farmaceutico e della sicurezza alimentare perché forniscono misurazioni accurate e stabili e sono inoltre in grado di resistere fisicamente a sollecitazioni e umidità.

Qual è il rapporto tra i sensori PT100 e gli standard ISO/IEC 17025?

I sensori PT100 presentano una bassa deriva e tolleranze elevate, caratteristiche che li rendono particolarmente adatti per attività di taratura e di riferimento necessarie ai fini dello standard ISO/IEC 17025, al fine di garantire la tracciabilità delle misure.