Campionamento e condizionamento del gas

Il campionamento e condizionamento del gas è la fase, spesso sottovalutata, che prepara il campione di gas prima che raggiunga l’analizzatore, ed è decisiva per l’esattezza della misura. Molti gas da analizzare, come i fumi di combustione e le emissioni industriali, sono caldi, umidi e carichi di polveri: prelevarli e portarli all’analizzatore così come sono danneggerebbe lo strumento e falserebbe la misura. Il campionamento estrae dal punto giusto un campione rappresentativo del gas, e il condizionamento lo prepara rimuovendo acqua e particelle e portandolo a condizioni adatte all’analisi, il tutto senza alterare la concentrazione dei gas da misurare. È una fase critica: nessun analizzatore, per quanto preciso, può dare una misura corretta se il campione che riceve non è rappresentativo o è stato alterato. Capire perché il campione va condizionato e come si evita di alterarlo aiuta a ottenere misure di gas affidabili.

Questa pagina spiega perché il campione va preparato, come si rimuovono acqua e polveri senza alterare la misura, e cosa conta nel campionamento. È una guida per il tecnico di emissioni e analisi dei gas.

Un campione rappresentativo

La misura di un gas ha senso solo se il campione analizzato rappresenta davvero il gas che si vuole caratterizzare. Il primo compito del campionamento è quindi prelevare il gas dal punto giusto e in modo corretto. In un camino o in un condotto, la composizione e le condizioni del gas possono variare da punto a punto, quindi il punto di prelievo va scelto secondo criteri stabiliti, spesso in una zona dove il flusso è ben miscelato e rappresentativo. La sonda di prelievo va posizionata correttamente e, nel caso di gas caldi e umidi, spesso riscaldata per evitare che il gas condensi già nella sonda. Il campione prelevato viene poi portato all’analizzatore attraverso una linea di trasporto, anch’essa progettata per non alterarlo. Un errore in questa fase, come prelevare da un punto non rappresentativo o perdere parte del gas lungo il percorso, comprometterebbe la misura a monte dell’analizzatore. Il campionamento è quindi molto più che “prendere un po’ di gas”: è un’operazione tecnica che deve garantire che ciò che arriva all’analizzatore sia una fedele rappresentazione del gas reale, sia nella composizione sia nelle condizioni.

Rimuovere acqua e polveri senza alterare

Il condizionamento prepara il campione all’analisi rimuovendo ciò che disturberebbe, principalmente acqua e polveri, ma senza toccare i gas da misurare. Le polveri vanno filtrate perché sporcherebbero e danneggerebbero l’analizzatore e le celle di misura. L’acqua, presente come vapore nei fumi caldi, va rimossa perché condensando disturberebbe la misura e danneggerebbe lo strumento, e perché molti analizzatori richiedono un gas secco. La sfida è rimuovere acqua e polveri senza alterare la concentrazione dei gas d’interesse: alcuni gas, ad esempio, sono solubili in acqua, e un sistema di rimozione dell’acqua mal progettato potrebbe “portarsi via” anche parte del gas da misurare, falsando il risultato. Per questo esistono tecniche di condizionamento studiate per preservare i gas d’interesse mentre si toglie l’acqua, e la scelta della tecnica dipende dai gas da analizzare. Il campione va anche portato alle giuste condizioni di temperatura e portata richieste dall’analizzatore. Tutto il sistema, dalla sonda alla cella, va progettato per non introdurre perdite, adsorbimenti sulle pareti o reazioni che cambino la composizione. Un buon condizionamento consegna all’analizzatore un campione pulito, secco e alle giuste condizioni, ma ancora fedele al gas reale nella concentrazione dei componenti da misurare.

Fase	Compito
Campionamento	Prelievo rappresentativo
Filtrazione	Rimozione polveri
Essiccazione	Rimozione acqua senza alterare

Perché è decisivo

Il campionamento e condizionamento è decisivo perché costituisce l’anello tra il gas reale e l’analizzatore, e un errore qui non può essere corretto a valle. È particolarmente critico nella misura delle emissioni ai camini, dove i fumi sono caldi, umidi e sporchi, e dove le misure hanno spesso valore ufficiale e devono essere accurate e riferibili. In queste applicazioni il sistema di campionamento e condizionamento è una parte tecnica importante quanto l’analizzatore stesso, con sonde riscaldate, linee riscaldate, filtri, refrigeratori per l’acqua e pompe, tutti progettati insieme. Anche negli analizzatori portatili di combustione, più semplici, c’è sempre una fase di rimozione della condensa e di filtrazione, essenziale per proteggere lo strumento e avere misure corrette. Trascurare questa fase, o usare un sistema inadeguato, è una delle cause più comuni di misure di gas sbagliate, spesso difficili da individuare perché l’analizzatore fornisce comunque un numero, apparentemente valido. Curare il campionamento e il condizionamento significa garantire che quel numero corrisponda davvero al gas reale. È la premessa invisibile ma indispensabile di ogni misura di gas affidabile.

• Prepara il campione prima dell’analizzatore.
• Preleva dal punto giusto un campione rappresentativo.
• Rimuove acqua e polveri che disturbano la misura.
• Non deve alterare i gas da misurare.
• È critico nella misura delle emissioni.

Affidabilità della misura

Per misure affidabili contano un punto di prelievo rappresentativo, la rimozione di acqua e polveri senza alterare i gas d’interesse, e un sistema privo di perdite e adsorbimenti. Il punto di prelievo va scelto secondo i criteri stabiliti, in una zona di flusso rappresentativa. Le sonde e le linee vanno riscaldate dove serve, per evitare condense premature, e i filtri vanno mantenuti puliti. La tecnica di rimozione dell’acqua va scelta in modo da non sottrarre i gas solubili da misurare. Il sistema va tenuto a tenuta, per evitare che entri aria e diluisca il campione. Vanno rispettate le condizioni richieste dall’analizzatore. Documentare punto di prelievo, sistema di condizionamento e condizioni rende la misura tracciabile. Poiché nessun analizzatore può correggere un campione mal preparato, il campionamento e condizionamento del gas è una fase decisiva della misura dei gas, e curarlo è la premessa di ogni risultato affidabile, specie nella misura delle emissioni.

Dalla tecnologia allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Tecnologie per gas e fluidi del ramo Tecnologie e principi di misura, ed è collegato alla diffusione ottica per il particolato. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo i sistemi per le emissioni fanno capo ai sistemi per misura emissioni e fumi industriali, nella famiglia aria, clima, gas ed emissioni. Se devi campionare e analizzare gas o fumi, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.