Calibratori di pressione da banco a pesi primario

Un calibratore di pressione da banco a pesi primario è uno strumento di misura primario, noto anche come deadweight tester (DWT) o bilancia manometrica, che genera valori di pressione di riferimento applicando masse calibrate su un sistema pistone-cilindro di area effettiva nota. Riconduce la misura direttamente alle grandezze fondamentali del SI — massa, lunghezza e gravità — costituendo il vertice della catena di riferibilità metrologica.

Serve a tarare con la massima accuratezza altri strumenti di misura della pressione: manometri, trasduttori, trasmettitori, calibratori elettronici e pressostati. È lo strumento di riferimento dei laboratori metrologici accreditati per l'emissione di certificati di taratura con riferibilità ACCREDIA.

Si utilizza nei settori in cui la misura di pressione richieda la massima accuratezza: laboratori metrologici e centri di taratura, oil & gas, aerospaziale, farmaceutico (GLP/GMP), automotive, chimico e petrolchimico, produzione di strumentazione di misura e ricerca scientifica.

Uno strumento primario realizza direttamente la grandezza misurata a partire dalla sua definizione fondamentale, senza confronto con altri campioni di pressione. Uno strumento secondario, invece, deve essere periodicamente tarato per confronto con uno primario ed è soggetto a deriva nel tempo.

Il principio si basa sull'equilibrio tra la forza generata dalla pressione sul pistone e il peso delle masse calibrate. Durante la misura il pistone viene mantenuto in lenta rotazione per minimizzare l'attrito.

Si distinguono in pneumatici, che utilizzano gas (aria o azoto) e coprono range bassi e medi fino a circa 100-120 bar, e idraulici, che utilizzano olio o acqua e raggiungono pressioni molto più elevate, anche oltre 1000-2500 bar. La scelta dipende dal range di lavoro e dal fluido degli strumenti da tarare.

L'incertezza tipica è compresa tra lo 0,005% e lo 0,025% della lettura, un livello superiore di uno o due ordini di grandezza rispetto ai migliori calibratori elettronici. Per questo è lo strumento di riferimento nella catena di riferibilità della pressione.

Per garantire l'accuratezza vanno applicate diverse correzioni: gravità locale, temperatura ambiente (che influisce sull'area effettiva), galleggiamento dell'aria sulle masse, differenza di altezza idrostatica (head correction) e densità del fluido. I software dedicati automatizzano questi calcoli partendo dal certificato di taratura.

I principali documenti sono la EURAMET cg-3 ("Calibration of Pressure Balances"), la ISO/IEC 17025 per i laboratori di taratura, le linee guida ACCREDIA e le raccomandazioni OIML, che definiscono procedure, calcolo dell'incertezza e requisiti di tracciabilità.

La periodicità raccomandata è generalmente di 2-5 anni per il sistema pistone-cilindro e fino a 5 anni per il set di masse, in funzione di frequenza d'uso, condizioni ambientali e sistema di gestione qualità. È buona prassi prevedere controlli intermedi per confronto con un secondo campione.

Rispetto ad un calibratore di pressione automatico, il calibratore di pressione da banco a pesi primario garantisce accuratezza superiore, stabilità praticamente illimitata nel tempo, riferibilità diretta al SI e indipendenza dall'elettronica e quindi dalla deriva strumentale. Per contro richiede una procedura di misura più lenta e un operatore qualificato, ed è quindi destinato all'uso in laboratorio e non sul campo.

Una postazione tipica comprende set di masse calibrate, pistoni e cilindri intercambiabili per i diversi range, pompa di generazione pressione, serbatoio del fluido, set di adattatori per il collegamento allo strumento in taratura, termometro ambientale e — opzionalmente — software dedicato per il calcolo delle correzioni e la gestione dei certificati.