I sensori di umidità sono tra gli strumenti più comunemente utilizzati nelle applicazioni di monitoraggio ambientale. Perché? Perché si tratta di una delle misure più importanti necessaria quando si cerca di creare ambienti confortevoli, sicuri ed efficienti dal punto di vista energetico. Ad esempio, i sensori di umidità sono spesso utilizzati in settori quali HVAC, biomedicale, alimentare, farmaceutico, meteorologico, microelettronico, agricolo e di monitoraggio della salute strutturale. Vediamo rapidamente lo sviluppo del moderno sensore di umidità, prestando attenzione a come e perché gli strumenti sono così importanti e come le soluzioni HUMICAP^® di Vaisala possono essere d'aiuto. 

Il moderno sensore di umidità - L'evoluzione di Vaisala

L'umidità viene definita come la quantità di vapore acqueo nell'aria. Il termine più comunemente utilizzato è "umidità relativa" (RH) poiché questa quantità è relativa alla temperatura. Nel corso della storia della misura dell'umidità relativa, gli approcci al problema sono stati numerosi. I primi igrometri misuravano i cambiamenti fisici di diversi materiali che assorbivano il vapore acqueo, come gli igrometri a spirale di carta o a peli animali. Questi metodi si sono rivelati inaccurati, con un intervallo di misura limitato ed elevati requisiti di manutenzione. 

Sono stati quindi sviluppati altri metodi per calcolare l'umidità relativa e alcuni sono ancora in uso oggi, come lo psicrometro a fionda e l'igrometro a specchio freddo. Questi metodi utilizzano evaporazione e condensa per misurare e calcolare i livelli di umidità indirettamente, ma non sono sempre ideali. Mano a mano che aumentava la richiesta di misure dell'umidità relativa più accurate e complete nelle applicazioni meteorologiche e di ricerca, era necessaria una soluzione più esatta e che richiedesse una manutenzione ridotta.   

Dopo l'invenzione del transistor, sono stati quindi sviluppati i primi sensori elettrici di umidità. Questi sensori si basavano sulla misura della resistenza elettrica, in cui un materiale assorbiva il vapore acqueo e la sua resistenza cambiava di conseguenza. Tali sensori presentavano anche svantaggi, come scarsa stabilità, precisione limitata e difficoltà a rispondere a livelli di umidità decrescenti, noti anche come isteresi.

Per ovviare a queste carenze e fornire maggiore affidabilità alla tecnologia di osservazione meteorologica, nel 1973 Vaisala ha sviluppato il primo sensore polimerico capacitivo a film sottile al mondo per la misura dell'umidità.

Come funzionano i sensori di umidità

Il moderno sensore di umidità capacitivo è costituito da un polimero che reagisce con il vapore acqueo nell'aria, insieme a due elettrodi, uno su ciascun lato del polimero. Al variare dell’umidità nell'aria, il polimero assorbe e rilascia vapore acqueo, modificando la capacità elettrica del sensore. Le variazioni della capacità vengono misurate con i due elettrodi e vengono comunicate a un dispositivo che interpreta e trasmette la lettura. Questo tipo di sensore si è rivelato molto prevedibile e affidabile a lungo termine.

Monitoraggio dell'umidità con il sensore HUMICAP^®

Noto come HUMICAP, il sensore di umidità Vaisala è stato in grado di misurare l'intero intervallo di umidità relativa, con elevata stabilità e tempi di risposta rapidi. Questa tecnologia ha permesso ai palloni sonda meteorologici di rispondere alle condizioni atmosferiche in rapida evoluzione, fornendo una migliore visione del meteo nel mondo e migliorando la nostra capacità di fare previsioni meteorologiche. 

Nel corso degli anni, i sensori di umidità Vaisala HUMICAP hanno trovato molti altri usi nell'industria, nelle scienze biologiche e in altre applicazioni in cui la misura dell'umidità ha consentito di migliorare la qualità e il comfort. In combinazione con un sensore di temperatura di alta qualità, i moderni misuratori di umidità possono calcolare una serie di variabili utili basate sull'umidità, come punto di rugiada, entalpia, umidità assoluta e parti per milione (ppm).

Unitamente a un trasmettitore o un misuratore, i sensori di umidità HUMICAP di Vaisala possono trasmettere i dati di misura alle persone e ai sistemi che lo richiedono al fine di prendere decisioni importanti. Dai misuratori di umidità portatili a sonde e trasmettitori di livello industriale, sono pochi gli ambiti in cui non è stata utilizzata una misura accurata dell'umidità per migliorare le condizioni o un processo. 

I moderni sensori di umidità polimerici capacitivi a film sottile sono diventati lo standard nei dispositivi di monitoraggio in tutto il mondo e i sensori Vaisala HUMICAP hanno definito lo standard di riferimento delle prestazioni per la tecnologia. Mentre esistono numerosi adattamenti e imitazioni sul mercato, la tecnologia HUMICAP continua ad evolversi e migliorare, fornendo dati di misura con la massima qualità disponibile. 
 

Diversi tipi di strumenti di umidità

La tecnologia HUMICAP è stata adattata in un'ampia varietà di strumenti. I più comuni al giorno d'oggi sono i sensori interni per applicazioni HVAC, nonostante le origini per l'utilizzo nei palloni sonda meteorologici. Questi sensori possono essere montati a parete, nei condotti e nei refrigeratori. Anche i sensori esterni sono molto comuni, poiché vengono utilizzati nelle stazioni meteorologiche e sugli aeromobili per rilevare le condizioni di formazione di ghiaccio. 

I sensori specializzati si sono evoluti anche per l'utilizzo in ambienti molto complessi, come forni, camere di prova ambientali e tubazioni ad alta pressione. Vari sensori di umidità sono stati adattati anche per misurare l'acqua disciolta negli oli, contribuendo a proteggere la nostra infrastruttura energetica. 

Un ulteriore adattamento ha permesso lo sviluppo di dispositivi di misura del punto di rugiada a bassa umidità nel campo della pneumatica e dell'aria respirabile. Il sensore DRYCAP^® di Vaisala si basa sulla tecnologia HUMICAP per fornire misure ad applicazioni ultra-asciutte.

In definitiva, vi sono poche aree dell'economia mondiale in cui l'umidità non viene misurata o considerata e la tecnologia del sensore di umidità HUMICAP di Vaisala fornisce le informazioni di alta qualità, affidabili e accurate sulle quali facciamo affidamento per migliorare i processi e prendere decisioni informate.

Per ulteriori informazioni, scaricare la Guida digitale sull'umidità di Vaisala oppure contattateci.