549 Ventil 15 /2009/ 6 Vpliv okolice na točnost meril Klemen BOHINC Klemen Bohinc, univ. dipl. inž., LOTRIî, d. o. o., Laboratorij za meroslovje, Selca Danes si ne moremo veï predstav-ljati življenja brez meritev, ki jih sreïujemo tako v delovnem kot v domaïem oko- lju. Med najbolj pogoste meritve lah- ko štejemo meritve fizikalnih veliïin, ki jih izvajamo z najrazliïnejšimi namenskimi zaznavali. Marsikdaj se sreïamo z bolj kompleksnejšim mer- jenjem zaradi najrazliïnejših zunanjih vplivov, ki pa lahko veliko prispevajo k zmanjšanju toïnosti meril, ïe jih ne upoštevamo pri izraïunavanju meril- nega rezultata in pripadajoïe merilne negotovosti. Med enega izmed najbolj vplivnih pogojev zagotovo lahko šteje- mo vpliv temperature zraka okolice, ki so mu izpostavljena merila. Vzrok za to je temperaturna odvisnost razliïnih zaznaval in tudi elektronike, ki signal z zaznavala obdela in prikaže na pri- kazovalniku. Pri mehanskih merilni- kih temperatura vpliva na mehanske lastnosti merilnega elementa. Izdelo- valci morajo zato podati, v kakšnem temperaturnem obmoïju se merilnik lahko uporablja in kakšne pogreške lahko priïakujemo, ïe se temperatura bistveno razlikuje od obiïajne tem- perature zraka v prostoru. V industriji so razliïni merilniki lahko še pose- bej izpostavljeni ekstremnim tempe- raturnim razmeram, a morajo kljub temu meriti z zadovoljivo toïnostjo. Praktiïne izkušnje so pokazale, da veliko merilnikov meri z zadovoljivo natanïnostjo le v ozkem temperatur- nem intervalu, zunaj tega obmoïja pa njihovi pogreški hitro presežejo dopu- stne meje zaupanja. Merjenje fizikalnih veliïin, kot so na primer tlak, temperatura, masa, volu- men, pretok, sila, idr., je zelo pomem- ben parameter, ki igra kljuïno vlogo v industriji in na sploh. Zaznavala za merjenje teh veliïin so v splošnem odvisna od vplivov okolice, ki lahko povzroïajo njihove mehanske po- škodbe. Mednje štejemo npr. vodno paro, korozijske vplive, ki vplivajo na prožne lastnosti elastiïnih merilnih zaznaval, pospešene procese staranja materialov, ki so v neposrednem sti- ku z agresivnim medijem (koeficienti obïutljivosti merilnih pretvornikov), pospešene procese staranja elektron- skih komponent pod vplivom povi- šane temperature in druge. Ti pojavi povzroïajo degradacijo merilnikov in vplivajo na njihovo ïasovno stabil- nost in s tem na negotovost meritev. V nadaljevanju je opisano, kako vpli- vajo pogoji okolice na zaznavala, ki jih v Laboratoriju LOTRIî upora- bljamo za kontrolo avtoklavov oz. parnih sterilizatorjev. Avtoklav je na- prava za dekontaminacijo, pri ïemer se uniïijo vsi mikroorganizmi (tudi spore in virusi) v nekem materialu ali na njem. Grajen je na osnovi kotla, ki je delno polnjen z vodo, iz katere se med segrevanjem in izloïanjem zraka ustvarja vodna para, ki je za- radi tlaka, ki je višji od atmosferske- ga, segreta na temperaturo, odvisno od postopka sterilizacije. Steriliza- cija veïinoma poteka 15 do 20 mi- nut pri 121 °C in nadtlaku 1,1 bara. Obïutljivejši materiali se sterilizirajo 30 minut pri 105 °C in nadtlaku 0,2 bara. V uporabi so še druge kombi- nacije temperatur, tlakov in ïasov za sterilizacijo. Postopek je primeren za sterilizacijo veïine gojišï, steklene in plastiïne laboratorijske posode, pipetnih nastavkov, laboratorijskih fermentorjev in podobno. Sterilizirati ne moremo hlapnih in temperaturno obïutljivih snovi. Pri avtoklavih je s stališïa varnosti na doloïen ïas potrebno izvesti varnostni pregled. Z doloïenim volumnom se avtoklavi uvršïajo v tlaïno opremo z visoko stopnjo nevarnosti in jih je po- trebno pregledati glede na Pravilnik o pregledovanju in preskušanju opreme pod tlakom, avtoklave z manjšim volu- mnom pa je glede na Pravilnik o tlaïni opremi potrebno redno vzdrževati. Poleg varnostnega pregleda se izvaja tudi meroslovni pregled, kjer se po- leg umerjanj manometrov in termo- metra, kontrole ïasa, tesnosti, pro- gramskih funk- cij, testa Bowie & Dick in bio- loškega testira- nja izvede tudi kontrola poraz- delitve in pene- tracije toplote. Za izvedbo kon- trole porazde- litve toplote in kontrole pene- tracije toplote se uporabljajo namenska spo- minska zazna- vala temperature in tlaka, odporna na visoke tem- perature in paro. Slika 1. Postavitev opreme za umerjanje tlaÏnega spomin- skega zaznavala v razširjenem temperaturnem obmoÏju s pomoÏjo klimatske komore IZ PRAKSE ZA PRAKSO 550 Ventil 15 /2009/ 6 Pri izvedbi kontrole se razliïno število zaznaval postavi v posodo avtoklava (odvisno od velikosti posode), kjer se beležijo vrednosti temperature in tla- ka v ïasu cikla sterilizacije. S pomoïjo podatkov, ki se z vmesnikom prene- sejo na raïunalnik, doloïimo, ali je avtoklav znotraj mejnih vrednosti +3 °C. Zaradi zagotavljanja zadovo- ljive merilne negotovosti pri izvajanju kontrole porazdelitve in penetracije toplote je potrebno izvesti umerjanje temperature in tlaka spominskih za- znaval. Obiïajno se tovrstno umerja- Temperatura 22 °C 80 °C 122 °C Nazivni tlak [bar] Pogreški tlaka pri razliÏnih temperaturah [mbar] Obr. Razbr. Obr. Razbr. Obr. Razbr. 0 -3,652 -3,107 -1,846 -1,084 0,192 3,423 1 -4,860 -5,322 -7,361 -6,521 -12,413 -11,067 2 -3,271 -3,690 -13,648 -12,730 -23,948 -22,380 3 0,422 0,997 -18,931 -18,063 -31,505 -31,183 4 8,341 7,955 -22,815 -22,635 -37,545 -37,417 Preglednica 1. Prikaz pogreškov tlaÏnega spominskega zaznavala v odvisnosti od temperature nje izvaja pri temperaturi okolice 22 °C +/– 2 °C in relativni vlagi 50 % r. v. +/- 10 % r. v. V našem primeru pa so ta zaznavala izpostavljena mnogo zahtevnejšim pogojem, kjer se tem- perature gibljejo nad 100 °C. Glede na izkušnje laboratorija se je izvedlo umerjanje zaznavala tlaka najprej pri temperaturi 22 °C in nato še pri višjih temperaturah. Rezultati so sila zani- mivi in se po priïakovanju razlikujejo glede na temperaturo, pri kateri se je izvajalo umerjanje. Za to se je izde- lala posebna posoda, kamor se vstavi spominsko zaznavalo tlaka. V poso- di je mogoïe nastavljati želeni tlak s pomoïjo natanïnega ventila na vhodu. Posoda se postavi v klimatsko komoro, kjer se nastavlja želena temperatura. Na ta naïin se simulira temperatura, ki so ji zaznavala dejansko izpostavljena pri kontroli porazdelitve in penetracije toplote avtoklava (slika 1). Umerjanje se je izvajalo pri treh ra- zliïnih temperaturah, in sicer pri okol- ni temperaturi 22 °C, 80 °C in 121 °C, kjer se najpogosteje izvaja sterilizacija oz. kontrola porazdelitve in penetracije toplote. Preglednica 1 prikazuje, kako je toïnost tlaïnega spominskega za- znavala odvisna od temperature. Umerjanja smo izvedli v 5 toïkah pri narašïanju in znižanju tlaka, tako da smo ugotavljali tudi histerezo zazna- vala. Videti je, da pogrešek narašïa glede na višjo razliko od okolne tem- perature 22 °C, kar je potrdilo pred- videvanja pred izvedbo umerjanja. Razred toïnosti zaznavala tlaka je 0,5 % celotnega merilnega obmoïja, kar pomeni, da lahko odstopa +/-25 mbar. Iz preglednice lahko razbere- mo, da pri temperaturi 121 °C zazna- Obremenitev C Razbremenitev E Slika 2. Pogreški tlaÏnega zaznavala pri temperaturi 22 °C Obremenitev R Razbremenitev S Slika 3. Pogreški tlaÏnega zaznavala pri temperaturi 80 °C Obremenitev C Razbremenitev E Slika 4. Pogreški tlaÏnega zaznavala pri temperaturi 121 °C IZ PRAKSE ZA PRAKSO 551 Ventil 15 /2009/ 6 valo odstopa izven dopustnih meja, ki jih predpisuje izdelovalec. Zanimivi so tudi trendi narašïanja pogreškov glede na nastavljeni tlak, kar je razvidno iz grafov. Z grafa na sliki 2 je razvidno, da je bilo nastavljanje tlaïnega zaznavala pri izdelovalcu izvedeno pri tempe- raturi okolja, in je znotraj dopustnih mej 25 mbar, ter naravnano tako, da je zaznavalo pri vseh vrednostih tlaka optimalno nastavljeno. Pri umerjanju zaznavala tlaka in tem- peraturi 80 °C so opazna že veïja odstopanja, pri višjih tlakih, kar je po- trdilo predvidevanja, da je zaznavalo temperaturno odvisno, je to potrebno upoštevati pri kontrolah porazdelitve in penetracije temperature. Trend po- greškov se je spremenil in poveïal, vendar je še v dopustnih mejah. V primeru temperature okolice 121 °C je s slike 4 razvidno, da zaznavalo tlaka odstopa od dopustnih mej 25 mbar, kar je pri kontroli porazdelitve in penetracije toplote avtoklava nedo- pustno, ïe ne upoštevamo korekcij. Na podlagi vseh izvedenih umerjanj lahko ugotovimo in zakljuïimo, da je merilnike nujno potrebno periodiïno pregledovati in umerjati v ïim bolj enakih pogojih, kot so jim dejansko izpostavljeni. S tem zagotovimo nad- zor nad metrološkim stanjem in sle- dljivost meritev do ustreznih osnov- nih enot SI merskega sistema. Fluidna tehnika – je najhujše mimo? Po podatkih VDMA (Združenje nem- ške strojne industrije) so bila naroïila v juliju 2009 za 43 % pod ravnijo pred- hodnega leta – notranji trg za 41 % in zunanja naroïila za 44 %. Pri tem pa so se v preteklih mesecih uresniïile na- povedi o zmanjšanju hitrosti padanja z dobrimi obeti, da se bliža najnižja toïka konjunkture. Seveda zagotovi- la še niso zanesljiva, prvi znaki pa so obetajoïi. Podroïji tekstilnih strojev in fluidne tehnike imata po statistiki VDMA toïki najnižje konjunkture že za sabo. Tako predsednik VDMA dr. Manfred Wittenstein. Za leto 2009 pa VDMA raïuna na 20-odstotni skupni padec. Promet naj bi padel na 158 milijard evrov in zadržal to vrednost v letu 2010. Ob tem pa priïakujejo po- novno rast zaupanja kupcev in s tem tudi nove investicije v stroje in naprave. Po Fluid 43(2009)10 – str. 6 pripravil Anton Stušek IZ PRAKSE ZA PRAKSO