Misurare temperature estreme come -253 °C – il punto di ebollizione dell’idrogeno liquido a pressione atmosferica – è una vera sfida tecnologica. In questo contesto criogenico, ogni dettaglio conta: precisione, ripetibilità, stabilità a lungo termine, resistenza alle vibrazioni e, naturalmente, compatibilità con i vincoli meccanici e chimici dell’ambiente. Scegliere il sensore giusto diventa una decisione strategica. Si dovrebbe optare per una termocoppia di tipo E, nota per la sua sensibilità, o una termoresistenza Pt1000, spesso preferita per la sua stabilità e precisione? Ogni tecnologia ha i suoi punti di forza, ma non tutte sono adatte a temperature così basse.
Misurare a -253 °C: un’esigenza estrema in un contesto critico
L’uso dell’idrogeno liquido nei settori aerospaziale, energetico o della mobilità pulita richiede strumenti di misura altamente affidabili. A queste temperature, gli errori non sono concessi: deriva, tempi di risposta scarsi o integrazione meccanica inadeguata possono compromettere la sicurezza o le prestazioni di un sistema di propulsione o di stoccaggio. Non si tratta solo di “misurare il freddo”, ma di farlo con una precisione elevata e costante nel tempo, in ambienti esposti a gradienti termici estremi, vibrazioni o shock termici.
Termocoppia di Tipo E: Una Tecnologia Sensibile e Veloce
Termocoppia con uscita cavo modello TC40
La termocoppia di tipo E, realizzata con leghe di chromel e constantan, si distingue per la sua alta sensibilità, soprattutto in intervalli di temperatura molto bassi. Fornisce una tensione più alta per grado Celsius rispetto ad altri tipi, rendendola una forte candidata per rilevare anche le più piccole variazioni di temperatura. Questa caratteristica è particolarmente preziosa in ambienti dove le fluttuazioni termiche devono essere rilevate istantaneamente, come nei circuiti di idrogeno liquido che subiscono fasi di compressione o espansione. Tuttavia, questa tecnologia ha anche delle limitazioni. La stabilità a lungo termine delle termocoppie può essere influenzata da cicli termici ripetuti, ossidazione o invecchiamento dei conduttori. La loro precisione è generalmente inferiore a quella dei sensori a resistenza, soprattutto su lunghi periodi. In applicazioni di ricerca o controllo automatico, questo può diventare un fattore limitante. Esplora le termocoppie industriali di WIKA, inclusa la Tipo E.
Pt1000: Stabilità, Precisione e Linearità
Termoresistenza da processo modello TR12-B
La termoresistenza Pt1000 è un’altra valida alternativa tecnica per la misura criogenica. Funziona basandosi sulla variazione della resistenza del platino con la temperatura, rendendola uno strumento estremamente stabile, ripetibile e lineare, anche vicino allo zero assoluto. A -253 °C, una Pt1000 correttamente incapsulata con cablaggio compatibile con la criogenia offre una precisione affidabile a lungo termine. È particolarmente utilizzata quando la tracciabilità, la ripetibilità o i requisiti di calibrazione sono fondamentali, come nei laboratori, negli impianti di liquefazione o nei test di sicurezza nell’industria dell’idrogeno. Scopri le termoresistenze Pt1000 di WIKA. Tuttavia, i sensori Pt1000 sono meno sensibili delle termocoppie a temperature molto basse. Inoltre, il loro tempo di risposta può essere leggermente più lungo a seconda della configurazione meccanica. La scelta finale dipenderà quindi dalle priorità del progetto: favorire la reattività o massimizzare la stabilità.
Compatibilità Criogenica: Una Sfida Globale
Oltre al sensore stesso, la compatibilità dei materiali con l’idrogeno liquido è cruciale. Gli elementi di misura devono resistere alla contrazione termica, alla permeazione dell’idrogeno e alle potenziali aggressioni chimiche. Presso WIKA, le sonde e le termocoppie criogeniche sono sottoposte a validazioni specifiche per i materiali (acciaio inossidabile, PTFE, guaine speciali), i metodi di assemblaggio (saldatura orbitale, isolamento rinforzato) e i cavi (silicone a bassa temperatura, fibra di vetro, ecc.). I sensori possono anche essere testati a pressione per applicazioni che combinano temperature criogeniche con ambienti a vuoto o gas pressurizzati, tipici dei serbatoi di idrogeno a bordo o fissi.
WIKA: Un Partner per condizioni estreme
Da decenni, WIKA progetta strumenti di misura per gli ambienti più esigenti: nucleare, spaziale, offshore, criogenico… Questa comporovata esperienza ha portato allo sviluppo di sonde e termocoppie costruite per resistere a shock meccanici, vibrazioni, variazioni termiche intense e atmosfere gassose specifiche come l’idrogeno. I tecnici esperti di WIKA supportano i progetti dalla progettazione alla validazione in campo, offrendo soluzioni su misura: selezione del sensore, tipo di cavo, metodo di montaggio, elettronica integrata. Tutte le sonde possono essere fornite con certificati di taratura e conformità per garantire tracciabilità e prestazioni in ambienti regolamentati. Non esitare a contattare i nostri specialisti per i tuoi progetti criogenici.
Conclusione
A -253 °C, anche il minimo compromesso tecnico può avere conseguenze critiche. La termocoppia di tipo E offre una risposta rapida e alta sensibilità, ma richiede un attento monitoraggio della stabilità a lungo termine. La sonda Pt1000, d’altra parte, garantisce linearità e precisione affidabili, a scapito di un tempo di risposta potenzialmente più lento. La scelta giusta dipende dal contesto: dinamiche di misura, ambiente, durata dell’uso e vincoli normativi. Con la sua riconosciuta esperienza e gamma di sensori progettati per la criogenia e l’idrogeno, WIKA è un partner affidabile che sostiene la transizione energetica e l’innovazione tecnologica offrendo soluzioni sicure, ad alte prestazioni e sostenibili.
Leggi anche i seguenti articoli del Blog:
Sensore di temperatura RTD vs. termocoppia: come scegliere quale strumento utilizzare
Termoresistenza a filo e a film sottile: qual e’ la migliore?
Idrogeno: soluzioni innovative per le applicazioni