Titolo
GUIDA PER LA TARATURA DI STRUMENTI PER PESARE
A FUNZIONAMENTO NON AUTOMATICO
Guidelines on the calibration of non-automatic weighing
instrument
Sigla
DT-06-DT
Revisione
00
Data
2013-06-25
Redazione
Approvazione
Autorizzazione all’emissione
Entrata in vigore
Il Gruppo di Lavoro
Il Direttore di
Dipartimento
Il Direttore Generale
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INDICE
0. INTRODUZIONE....................................................................................................................... 3
1. SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE ................................................................................... 3
2. RIFERIMENTI ........................................................................................................................... 4
3.SIMBOLI, TERMINOLOGIA E DEFINIZIONI ............................................................................. 4
4.GENERALITÀ ED OPERAZIONI PRELIMINARI ....................................................................... 6
5. MODALITÀ OPERATIVE ....................................................................................................... 13
6. ELABORAZIONE DEI DATI DI TARATURA .......................................................................... 19
7. INCERTEZZA DI TARATURA ................................................................................................ 23
8.CERTIFICATO DI TARATURA................................................................................................ 32
9.VALORE DI MASSA O VALORE DI MASSA CONVENZIONALE .......................................... 32
APPENDICE 1 ............................................................................................................................ 34
APPENDICE 2 ............................................................................................................................ 40
APPENDICE 3 ............................................................................................................................ 43
La presente Guida è l’evoluzione del documento SIT/Tec-003/03. Un gruppo di lavoro, costituito da Funzionari tecnici
e Ispettori tecnici di ACCREDIA e da Rappresentanti dei Laboratori Accreditati di Taratura, coordinati dal Prof. Giorgio
Ficco, ha provveduto ad una completa revisione, tenendo conto dello Statuto e dei Regolamenti di ACCREDIA e della
documentazione normativa di settore.
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0. INTRODUZIONE
La sempre maggior attenzione rivolta al controllo di qualità ed alla gestione dei laboratori di prova e taratura
[1] ha, negli ultimi anni, fortemente incrementato l'interesse per i metodi di taratura degli strumenti utilizzati
per la verifica della qualità della produzione.
Nel campo degli strumenti per pesare, le normative disponibili non sempre rispondono pienamente
all'attesa. Esistono norme e raccomandazioni, nazionali ed internazionali, per scopi metrico legali [2, 3, 4, 5]
(ricadono in questo ambito le bilance impiegate in transazioni commerciali), che stabiliscono i metodi per
verificare se gli strumenti sono idonei agli usi consentiti dalla legge. Per la loro complessità e per gli scopi
che si propongono sono difficilmente utilizzabili da chi deve stabilire le caratteristiche metrologiche dello
strumento nelle sue condizioni operative e in funzione del suo utilizzo in campo scientifico, metrologico o
industriale, per il controllo della produzione.
1. SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE
Questo documento è stato redatto per fornire le linee guida necessarie a chi ha la responsabilità di
elaborare le procedure per la taratura di strumenti per pesare a funzionamento non automatico (di seguito
bilance), definiti secondo quanto contenuto in [2, 3, 4, 5], garantendo la riferibilità delle misure .
Le misure che si descrivono permettono l'identificazione di tre parametri fondamentali: la risposta a carichi
non centrati, la ripetibilità e la linearità, oltre che dell'incertezza di taratura. In particolare, sono descritte:
le misure da effettuarsi;
l'elaborazione dei risultati;
la stima dell'incertezza;
i contenuti del certificato.
Il misurando è rappresentato dall'indicazione dello strumento in taratura in relazione ad un carico applicato.
I risultati sono espressi in unità di massa. L'indicazione dello strumento sarà influenzata dalla gravità locale,
dalla temperatura e densità del carico applicato e dalla temperatura e densità dell'aria nell'ambiente di
misura.
L'incertezza di misura dipende significativamente dalle proprietà dello strumento, e non solo dalle
caratteristiche della strumentazione del laboratorio che effettua la taratura; talvolta essa potrà essere ridotta
aumentando il numero delle misurazioni. In funzione dell'uso dello strumento e del costo della taratura, il
Centro di Taratura ed il Cliente dovrebbero accordarsi precedentemente sul valore di incertezza
orientativamente atteso.
Le metodologie operative e di calcolo illustrate sono adatte a caratterizzare uno strumento per pesare nelle
sue condizioni operative e non vanno confuse con le prove di conformità a modello o di omologazione.
Le indicazioni della presente guida sono dedicate, in modo specifico, alle bilance di tipo elettronico che
prevedono il movimento manuale dei carichi. Per le bilance di portata superiore ai 60 kg, in cui i carichi
devono essere mossi con l’ausilio di sollevatori o altro tipo di automatismo, i principi che qui sono introdotti
devono essere applicati tenendo conto delle singole specificità. Per le bilance meccaniche, di tipo analitico,
la cui indicazione è ottenuta dall’equilibrio di masse interne con il carico, le indicazioni qui fornite non sono
sufficienti: è necessario tarare le masse interne. L’applicazione del metodo di taratura qui descritto alle
microbilance (di portata inferiore a 20 g e risoluzione inferiore a 1 mg) deve tener conto che tali bilance
sono da usarsi principalmente come comparatori di massa, e, come tali, devono essere caratterizzati in
termini di ripetibilità a vari livelli di carico.
Nei paragrafi 4 e 5 si descrivono le operazioni preliminari e quelle necessarie per effettuare la misura della
sensibilità al decentramento del carico, la ripetibilità, e la linearità dello strumento; il loro recepimento nella
procedura di taratura è indispensabile per garantire la riferibilità. Nei paragrafi 6 e 7 sono invece riportate le
modalità per l’elaborazione dei risultati e per la stima dell’incertezza, rispettivamente. Nelle appendici, oltre
a degli esempi di taratura, si danno ulteriori indicazioni per l’analisi delle indicazioni della bilancia nel suo
uso normale e per l’eventuale calcolo del polinomio interpolatore ed il suo uso, nonché un esempio di
gestione dei controlli intermedi a cui i campioni viaggianti devono essere sottoposti.
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La presente guida è destinata a:
-
Ispettori tecnici ed esperti di Organismi di accreditamento per le valutazioni dei Centri di Taratura di
strumenti per pesare a funzionamento non automatico;
Centri di Taratura accreditati per la taratura di strumenti per pesare a funzionamento non automatico;
laboratori di prova e organizzazioni che utilizzino strumenti per pesare a funzionamento non
automatico tarati per misurazioni rilevanti nell'ambito di sistemi di gestione per la qualità (ad es. norme
della serie ISO 9000, ISO 10012, ISO/IEC 17025);
-
2. RIFERIMENTI
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005 - Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e di
taratura;
EURAMET/cg-18 version 3.0 Guidelines on the calibration of Non-Automatic Weighimg Instruments,
03/2011;
UNI CEI EN 45501 "Aspetti metrologici di strumenti per pesare non automatici", Gennaio 1998;
Direttiva 2009/23/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 23 aprile 2009 relativa
agli strumenti per pesare a funzionamento non automatico";
OIML R76 Non-automatic Weighing Instruments Part 1: Metrological Requirements and Tests, 2006;
UNI EN ISO 10012:2004 - Sistemi di gestione della misurazione - Requisiti per i processi e le
apparecchiature di misurazione;
SIT/Tec-004/03, Linea Guida per la taratura del valore convenzionale di massa di corpi fisici, 2004;
OIML R111-1 Weights of Classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3, M3, 2004;
OIML D28, Conventional value of the result of weighing in air (Revision of R 33), 2004;
EA-4/02 “Expression of the Uncertainty of Measurement in Calibration” ex EAL-C2, Dec. 2000;
A Picard, R S Davis, M Gläser, K Fujii: Revised formula for the density of moist air (CIPM-2007)
Metrologia 45 (2008), p. 149-155;
M. Gläser: Change of the apparent mass of weights arising from temperature differences Metrologia 36
(1999), p. 183-197;
VIM, International Vocabulary of Metrology - Basic and General Concepts and associated terms (VIM),
3rd edition, JCGM 200:2012;
ISO 31 Quantities and Units (1993) Part 11: Mathematical Signs and Symbols for use in physical
sciences and technology.
3. SIMBOLI, TERMINOLOGIA E DEFINIZIONI
d
d0
dT
D
DiffImax
e
E
emp
g
IC
IL
IL
Imin
k
KD
KT
L
Divisione dello strumento
Divisione dello strumento a carico nullo
Divisione effettiva dello strumento utilizzata nella taratura
Deriva della massa campione dall’ultima taratura
Massimo errore di eccentricità
Divisione di verifica
Errore di indicazione
Errore massimo permesso
Accelerazione di gravità
Indicazione corretta
Indicazione al carico L
Indicazione al carico di prova
Indicazione al carico minimo
Fattore di copertura
Coefficiente di deriva della massa campione
Coefficiente termico dello strumento
Carico
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Lsub
LT
Max
mC
mC,cal
Min
mN
mref
sL
t
T
u
U
U(E)
Iecc
Carico di sostituzione
Carico di prova
Portata massima
Massa convenzionale
Massa convenzionale nota
Portata minima
Massa nominale
Valore della massa convenzionale di riferimento
Scarto tipo dello strumento
Tempo
Temperatura
Incertezza tipo
Incertezza estesa
Incertezza dell’errore di indicazione
Errore di eccentricità
L
Carico aggiuntivo
mconv
Variazione di massa convenzionale
T
differenza di temperatura
Z
differenza tra le letture a carico minimo direttamente precedente e seguente
Idig0
Errore di arrotondamento digitale sull’indicazione a carico nullo
IdigL
Correzione per unità di formato dello strumento
Iecc
Correzione per errore di eccentricità
Irip
Correzione per errore di ripetibilità
mB
Correzione per effetti di galleggiamento
mC
mconv
Correzione da applicare al valore di mN per ottenere il valore effettivo di
massa
Correzione per effetti convettivi
mD
Correzione per effetti di deriva
m
Correzione per effetto della temperatura ambiente
T
L
Numero di gradi di libertà dello scarto tipo dello strumento
m
Numero di gradi di libertà delle masse
Densità
0
Densità di riferimento dell’aria
a
Densità dell’aria
a,cal
Densità dell’aria durante la taratura
c
Densità di riferimento dei campioni di massa (8000 kg/m³)
cal
Densità della massa convenzionale nota
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4. GENERALITÀ ED OPERAZIONI PRELIMINARI
La taratura di una bilancia consiste principalmente in:
applicazione di carichi di prova sullo strumento sotto specificate condizioni;
determinazione degli errori o della variazione dell'indicazione;
stima dell'incertezza di misura da attribuire al risultato.
Qualora il Cliente richieda la messa a punto o riparazione dello strumento, il certificato di taratura deve
riportare i risultati prima e dopo tali operazioni.
Prima di iniziare le misure vere e proprie occorre annotare tutte le caratteristiche della bilancia in taratura,
dalla ditta costruttrice, al numero di matricola, alle caratteristiche metrologiche riportate sul manuale
d'istruzioni, oltre ad eventuali peculiarità dello strumento.
Essendo rilevante ai fini dei risultati della taratura, i seguenti parametri principali di settaggio del Software
interno allo strumento, laddove implementati dal software stesso, devono essere registrati e riportati sul
certificato di taratura: i) inseguimento dello zero, ii) adattatore vibrazione o condizioni ambientali, iii) velocità
di risposta, iv) sistema di regolazione. Se questo non dovesse essere possibile (ad es. per la presenza di
password), una esplicita nota dovrà essere riportata nel certificato.
Gli strumenti dotati di un sistema automatico di regolazione dello zero (zero-setting o zero-tracking)
saranno sottoposti a taratura nella modalità (attivo o non attivo) indicata dal Cliente. Le condizioni di
attivazione del dispositivo di regolazione dello zero saranno specificate nel certificato di taratura.
Si effettui quindi un'ispezione generale dello strumento per accertarsi che sia in condizioni di funzionamento
ordinarie e non presenti evidenti anomalie meccaniche od elettriche.
Si controlli poi l'installazione della bilancia, che dovrà essere adeguata alla incertezza che il Cliente intende
ottenere nell'uso normale dello strumento. Si devono verificare la sensibilità del supporto alle vibrazioni, la
stabilità termica del luogo di utilizzo, la distanza da possibili fonti di turbolenza dell'aria e di disturbi
elettromagnetici. Si devono annotare nel certificato quelle cause che possano alterare il funzionamento
della bilancia, anche in modo momentaneo, modificando i parametri oggetto della presente misurazione.
La taratura può essere effettuata solo qualora:
lo strumento sia identificato;
tutte le funzioni dello strumento siano prive da contaminazioni o danni e che tutte le funzioni
necessarie per la taratura siano perfettamente operative;
la presentazione dei valori di pesata sia priva di ambiguità e l'indicazione, laddove fornita, sia
facilmente leggibile;
le normali condizioni di uso (correnti di aria, vibrazioni, stabilità del luogo di pesatura, ...) siano adatte
per la taratura;
l’orizzontalità dello strumento sia stata adeguatamente controllata tramite bolla o livella;
lo strumento sia posto in equilibrio termico.
Durante le misurazioni la bilancia ed i campioni impiegati devono essere in equilibrio termico con
l'ambiente, a tale proposito si deve:
accendere la bilancia almeno dodici ore prima dell'inizio della taratura;
porre, prima dell’inizio delle operazioni, le pesiere in prossimità della bilancia e lasciarle stabilizzare per
un tempo adeguato (ad esempio come indicato in Tabella 1).
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Tabella 1 - Tempi di stabilizzazione termica delle masse in funzione
della differenza di temperatura iniziale T tra massa e bilancia.
T
± 20 °C
± 5 °C
± 2 °C
Valore della massa
Classe E1
1000, 2000, 5000 kg
100, 200, 500 kg
10, 20, 50 kg
1, 2, 5 kg
100, 200, 500 g
10, 20, 50 g
< 10 g
1000, 2000, 5000 kg
100, 200, 500 kg
10, 20, 50 kg
1, 2, 5 kg
100, 200, 500 g
10, 20, 50 g
< 10 g
1000, 2000, 5000 kg
100, 200, 500 kg
10, 20, 50 kg
1, 2, 5 kg
100, 200, 500 g
< 100 g
45 h
18 h
8h
2h
Classe E2
Classe F1
70 h
27 h
12 h
5h
2h
Classe F2
79 h
33 h
12 h
6h
3h
1h
5h
4h
3h
2h
1h
0,5 h
1h
2h
4h
3h
2h
1h
1h
1h
1h
1h
0,5 h
0,5 h
1h
1h
1h
1h
1h
0,5 h
0,5 h
0,5 h
0,5 h
0,5 h
1h
36 h
15 h
6h
2h
40 h
18 h
8h
4h
1h
27 h
12 h
5h
16 h
10 h
5h
3h
1h
0,5 h
All’inizio ed alla fine delle prove di cui ai successivi par. 5.1, 5.2 e 5.3 si dovrà rilevare la temperatura
ambiente; per la validità dei risultati della taratura la temperatura ambiente durante tutto l’arco delle
suddette prove non dovrà avere subito variazioni superiori a:
-
±2 °C, per le tarature effettuate con campioni di massa di classe E1 o E2;
±5 °C, per tarature effettuate con campioni di massa di altra classe di precisione;
nessun requisito per le tarature delle bilance di grande portata in installazioni esterne.
Tra le operazioni preliminari è molto importante quella effettuata per rendere la bilancia sottoposta a
taratura in equilibrio termico in presenza dell’operatore. Per bilance con portata inferiore a 60 kg, ad
esempio, si deve prevedere la ripetizione di almeno una decina di pesate con un carico superiore al 50%
della portata della bilancia. Le indicazioni di queste misure, probabilmente affette da una evidente deriva,
non saranno registrate. La durata di questa operazione non deve essere inferiore a 10 minuti.
Per bilancia elettronica si intende uno strumento che dispone al suo interno di un trasduttore
(elettromeccanico) che trasforma la forza attuata dalla massa del carico sul ricettore in un segnale elettrico,
che dopo opportuno condizionamento, fornisce l’indicazione di uscita dello strumento.
Molti dei trasduttori utilizzati nelle bilance elettroniche possono presentare una significativa sensibilità al
momento magnetico residuo e alla permeabilità magnetica del carico. Una prova semplice, che dà
indicazioni di tipo qualitativo, si può fare utilizzando un carico di valore prossimo alla portata, costituito da
un oggetto di materiale ferromagnetico e da un distanziale di materiale paramagnetico (ad esempio legno,
alluminio o plastica), atto ad allontanare l'oggetto dal ricettore del carico di circa la metà della sua massima
dimensione. Tale carico verrà pesato due volte, la prima con il distanziale sovrapposto all'oggetto, la
seconda con il distanziale interposto tra piattello e massa ferrosa. Una eventuale differenza tra le letture
indicherà la sensibilità del trasduttore all'effetto sopra indicato (si veda § 5.4).
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4.1 TIPI DI STRUMENTI
Nella presente guida si adotta la terminologia presente in [2], [3], [4] e [5].
Le indicazioni sono normalmente ottenute come multipli interi della divisione reale dello strumento, d. A
discrezione del Centro di Taratura e con l'accordo esplicito del Cliente, possono essere attuate azioni per
ottenere indicazioni con risoluzioni maggiori (e.g. quando l'obiettivo è la conformità alle specifiche o una
minore incertezza) ad esempio attraverso:
-
commutazione dell'uscita dello strumento sulla risoluzione migliore dT<d, ove possibile (in questo caso
l'indicazione Ix è ottenuta come multiplo n di dT);
-
applicazione di carichi di prova aggiuntivi più piccoli della divisione d (con multipli dT pari a d/5 o d/10)
e verificando più precisamente il carico in corrispondenza del quale l'indicazione cambia da I' a I'+d.
In quest'ultimo caso, l'indicazione I' viene registrata unitamente al valore di carico complessivo applicato per
il cambiamento di indicazione. L'indicazione IL è pari quindi a IL=I'+d/2- L= IL=I'+d/2-ndT. Quando si utilizza
questa tecnica è opportuno applicarla anche alle indicazioni a carico nullo.
Per strumenti di tipo analogico l'unità di formato coincide con la divisione della scala della graduazione, per
strumenti digitali essa è la minima variazione del segnale (formato) di uscita, quindi coincide con la
divisione reale (d). Non viene pertanto presa in considerazione la classe di accuratezza dello strumento, ma
è opportuno effettuare una classificazione degli strumenti in relazione al campo di pesatura e alla sua
suddivisione. In tal senso si distinguono le seguenti tipologie di strumenti:
-
strumento ad un campo di pesatura - Si tratta di uno strumento dotato di un solo campo di pesatura tra
la portata minima (Min) e la portata massima (Max) ed avente una sola divisione di scala (d);
-
strumento con divisioni plurime - Si tratta di uno strumento dotato di un solo campo di pesatura
compreso tra Min e Max e suddiviso in campi di pesatura parziali aventi ciascuno una divisione (di)
della scala differente e portate minime (Mini) e massime (Maxi) parziali. Il campo di pesatura viene
determinato automaticamente secondo il carico applicato, sia con carichi crescenti che decrescenti.
Ogni campo di pesatura dovrà essere tarato come se fosse uno strumento a se stante;
-
strumento a campi plurimi - In questo caso, lo strumento ha più campi di pesatura con portata
massime (Maxi) differenti e divisioni (di) della scala diverse per lo stesso dispositivo ricettore del carico,
ogni campo di pesatura comincia da zero (Min) fino alla portata massima. Di questa categoria è molto
diffuso il tipo di strumenti in cui avviene la commutazione automatica della divisione qualora venga
superata la portata massima prevista nei campi inferiori, tale commutazione non avviene al decrescere
del carico fino al raggiungimento dell’indicazione di zero.
Per strumenti a divisioni plurime, cioè con più di un campo di pesatura parziale, la taratura deve essere
ripetuta per ogni campo di pesatura parziale. Per gli strumenti a campi plurimi, in cui non si può parlare di
campi parziali, nei paragrafi successivi si indicano le prescrizioni minime a cui attenersi.
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4.2 CAMPO DI TARATURA
Fatto salvo ove richiesto esplicitamente dal Cliente, la taratura di una bilancia si estende su tutto il campo di
misura dello strumento, dallo zero fino alla portata massima (Max). Il Cliente deve specificare eventuali
scostamenti rispetto al requisito precedente, ad esempio:
-
indicando un campo ristretto a partire da un valore minimo (Min') e fino ad un valore massimo (Max') di
utilizzo;
specificando carichi individuali nominali di interesse per i quali richiede la taratura.
In questo caso questa particolare richiesta deve essere riportata sul certificato di taratura e deve intendersi
che il campo di taratura ristretto comprende e non esclude l’eventuale taratura.
4.3 LUOGO DI TARATURA
La taratura degli strumenti per pesare a funzionamento non automatico deve avvenire presso il luogo di
utilizzo; eventuali eccezioni devono essere giustificate tecnicamente ed annotate nel certificato.
Qualora lo strumento venga successivamente spostato dall’utente in altro luogo dopo la taratura dovranno
essere valutati gli effetti in termini di correzione ed incertezza relativi a:
-
variazione dell’accelerazione di gravità locale;
variazione delle condizioni ambientali;
condizioni meccaniche e termiche durante il trasporto.
I suddetti effetti, se non adeguatamente considerati, possono alterare le prestazioni dello strumento ed
invalidarne i risultati della taratura. La movimentazione dello strumento successiva alla taratura deve
pertanto essere evitata, a meno che l’insensibilità ai suddetti effetti sia dimostrata, per esempio mediante
controllo successivo con campioni di massa di portata e classe adeguata. Ove ciò non sia stato dimostrato
1
il certificato di taratura non garantisce l’evidenza della riferibilità .
Tale aspetto deve essere adeguatamente evidenziato dal Centro nei documenti contrattuali (offerta,
conferma d’ordine) e nel certificato di taratura, in modo che il Cliente sia informato sulla necessità di
mantenere lo strumento nel luogo esatto di taratura.
Inoltre, si dovrà richiedere al Cliente di riprodurre durante la taratura le normali condizioni di uso della
bilancia, in modo che gli effetti delle grandezze di influenza (quali ad esempio correnti di aria, vibrazioni,
effetti magnetici, ...) siano il più possibile prossimi a quelli usuali in modo da essere inclusi nell'incertezza di
taratura.
1
Sebbene la guida EURAMET al par. 4.1.2 [2] non lo escluda in maniera chiara, la taratura in luogo diverso da quello di utilizzo,
incluso il Centro di Taratura, non è secondo norma applicabile.
Tuttavia, alcuni Centri accreditati esteri adottano tale pratica anche sul territorio nazionale italiano.
Si ritiene pertanto utile specificare che, qualora la taratura avvenga presso il Centro di Taratura e non presso il sito del Cliente, il
Centro dovrà uniformarsi almeno ai seguenti criteri:
la taratura presso il Centro non è applicabile in nessun caso a strumenti per pesare a funzionamento non
automatico con numero di divisioni superiore a 50000;
la taratura è applicabile unicamente allo strumento per pesare a funzionamento non automatico “nuovo di fabbrica”
e non per i controlli successivi, che devono essere effettuati presso il luogo di utilizzo;
il Centro dovrà fornire al Cliente, in un documento separato dal certificato e non coperto dagli scopi
dell’accreditamento, tutti gli elementi puntuali (anche eventualmente nella formula di allegato elettronico validato e
protetto da scrittura, incluse formule e calcoli, ove possibile) per una corretta valutazione in termini di correzione ed
incertezza dei contributi di:
i)
variazione dell’accelerazione di gravità locale;
ii)
variazione delle condizioni ambientali rispetto alle condizioni di taratura;
iii)
effetti delle condizioni meccaniche e termiche durante il trasporto;
il Centro dovrà fornire al cliente istruzioni specifiche per il controllo successivo sull’effettivo luogo di utilizzo dello
strumento, senza il quale il certificato di taratura non potrà dare garanzia della riferibilità metrologica;
il Centro dovrà documentare specifiche procedure di trasporto, inclusi i sistemi per la valutazione delle condizioni
meccaniche e termiche subite dallo strumento durante il trasporto e dovrà tenerne informato il Cliente.
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Nel certificato di taratura il Centro dovrà inserire una dettagliata descrizione del luogo in cui è stata
effettuata la taratura e, in opportuna evidenza, una frase del tipo: “I risultati del presente certificato sono
validi unicamente nel luogo in cui è stata effettuata la taratura. Eventuali successivi spostamenti dello
strumento dovrebbero essere evitati, a meno che non sia dimostrabile chiaramente l’insensibilità dello
strumento in termini di: i) variazione dell’accelerazione di gravità locale; ii) variazione delle condizioni
ambientali; iii) condizioni meccaniche e termiche durante il trasporto. Ove questo non sia dimostrato il
presente certificato non può essere accettato quale evidenza di riferibilità”.
4.4. CAMPIONI DI MASSA
I carichi di prova sono costituiti da campioni di massa tarati, in grado di dimostrare la riferibilità metrologica
al sistema SI e conformi alla OIML R111-1:2004 [8]. Altri carichi di prova possono essere utilizzati (anche
se questo è sconsigliato, quando l’uso di campioni tarati sia possibile) per misure comparative, per valutare
la risposta all’eccentricità del carico e la ripetibilità o per il semplice caricamento dello strumento (e.g.
precarico, tara, carico di sostituzione).
I Laboratori che richiedono l’accreditamento per la taratura di strumenti per pesare a funzionamento non
automatico devono essere dotati almeno dei seguenti campioni di massa:
-
campioni di massa di riferimento (prima linea), che assicurano la riferibilità metrologica del Laboratorio
essendo stati tarati dall'Istituto Metrologico Nazionale italiano (INRIM di Torino) o estero, ovvero da un
Laboratorio di idonea valenza accreditato da ACCREDIA-DT o da un Organismo di Accreditamento
firmatario degli accordi di mutuo riconoscimento EA-MLA (nell’ambito dell’European cooperation for
Accreditation) o ILAC-MRA (nell’ambito dell’International Laboratory Accreditation Cooperation);
-
campioni di massa di lavoro (seconda linea) viaggianti, anch'essi metrologicamente riferibili.
I suddetti campioni di massa dovranno essere sotto il controllo esclusivo del laboratorio e gestiti da
personale tecnico qualificato dello stesso. Essi dovranno essere inoltre in numero e classe di precisione
adeguati al campo di taratura accreditato ed alla incertezza dichiarata.
I campioni di prima linea del Centro non potranno in nessun caso essere utilizzati quali campioni di lavoro
per la taratura di bilance del Cliente.
Nella taratura, pertanto, si utilizzeranno campioni di massa conformi alla raccomandazione OIML R1111:2004 [8] corredati del relativo certificato di taratura in corso di validità, che dovrà attestarne il valore di
massa convenzionale e la relativa incertezza e garantire la riferibilità.
Dal punto di vista metrologico, la scelta della pesiera vincola l'incertezza che si otterrà dalla taratura (vedi
§7). E’ opportuno scegliere, per minimizzarne l’effetto sull’incertezza di taratura, una pesiera con incertezza
estesa di taratura inferiore a 0,29 d della bilancia sottoposta a taratura.
Per talune applicazioni non è essenziale conoscere il valore di massa convenzionale del carico di prova
(e.g. carico eccentrico, ripetibilità, carico di sostituzione). In questi casi possono essere utilizzati carichi
diversi dai campioni di massa, purché:
-
forma, materiale e costruzione ne consentano un'agevole movimentazione;
forma, materiale e costruzione consentano di individuarne facilmente il centro di gravità;
la massa resti costante durante tutta la durata della prova in cui sono utilizzati;
ne sia facilmente stimabile la densità.
Carichi di bassa densità (ad es. contenitori riempiti di sabbia o pietrame) richiedono particolare attenzione in
relazione agli effetti di galleggiamento.
Un carico di prova per il quale è essenziale conoscere il valore di massa convenzionale dovrebbe essere
costituito di soli campioni di massa riferibili. Tuttavia, quando ciò non è possibile (ad esempio per bilance di
grande portata) può essere utilizzato un carico di sostituzione che soddisfi le condizioni del precedente
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capoverso. A tale scopo la bilancia in taratura viene utilizzata come comparatore per determinare il carico di
sostituzione Lsub in maniera tale che esso eguagli approssimativamente il carico costituito unicamente da
campioni di massa riferibili, Lst. Le modalità operative per l'uso di carichi di sostituzione sono le seguenti:
1
2
3
4
5
6
7
8
un primo carico di prova LT1 costituito da campioni di massa riferibili mC1 fornisce l'indicazione
I(Lst)=I(mC1);
rimosso il carico Lst viene caricato il carico di sostituzione Lsub1 e lo stesso viene regolato con
aggiustamenti successivi fino a fornire circa la stessa indicazione I(Lsub1)≈I(mC1);
si ottiene così Lsub1=mC1+I(Lsub1)-I(mC1)=mC1+ I1;
il successivo carico di prova LT2 si ottiene aggiungendo mC1, ossia: LT2=Lsub1+mC1=2mC1+ I1;
mC1 viene successivamente sostituito da un carico di sostituzione circa pari a Lsub2 con successivo
aggiustamento fino a circa I(LT2);
la procedura viene successivamente ripetuta fino a generare i carichi di prova LT3, ...LTn:
LTn=nmC1+ I1+ I2+....+ In-1;
il valore LTn viene assunto come valore di massa convenzionale mC del carico di prova.
Con ciascun carico di sostituzione, tuttavia, l'incertezza del carico totale di prova aumenta rispetto al
caso in cui vengano utilizzati unicamente campioni di massa riferibili, a causa degli effetti della
ripetibilità e della risoluzione dello strumento.
Conferma Metrologica dei Campioni di Massa
I campioni di massa devono rispondere ai requisiti fissati per la conferma metrologica (ISO 10012 [6].La
periodicità delle tarature dei campioni di massa deve essere stabilita dal Laboratorio tenendo conto dell’uso
del campione, della sua qualità e stabilità. Nel caso di laboratori che operano in regime di accreditamento
tale periodicità fa parte degli aspetti che vengono valutati dall’Organismo di Accreditamento. Tra una
taratura e l’altra si devono effettuare i controlli intermedi previsti in conformità alla ISO 10012 [6] e ad
ISO/IEC 17025 [1]:
-
per i campioni viaggianti costituiti da pesiere fino a 20 kg si effettuano controlli su tutti gli elementi della
pesiera almeno entro il più breve periodo tra sei utilizzi fuori sede e sei mesi;
per i campioni viaggianti costituiti da masse di valore superiore a 20 kg si deve prevedere un controllo
ad ogni uscita, a rotazione, su un sottoinsieme di almeno il 10 % dei campioni di massa che sono stati
spostati presso il cliente.
Regole diverse da quelle precedentemente descritte potranno essere adottate dal Laboratorio solo in
presenza di evidenze documentali supportate da prove tecniche e sperimentali.
I Laboratori che richiedono l’accreditamento per la taratura di strumenti per pesare a funzionamento non
automatico devono inoltre essere dotati di competenza e strumentazione (in particolare bilance/comparatori
di massa) adeguata per l'esecuzione metrologica dei controlli intermedi dei campioni di massa. A tal fine il
laboratorio dovrà disporre:
-
di un ambiente di lavoro adeguato in termini di spaziosità, luminosità e con condizioni ambientali
controllate (almeno per temperatura ed umidità) registrate con strumentazione riferibile;
di bilance/comparatori di massa adeguati per campo di misura ed unità di formato alle operazioni da
effettuare;
di procedure validate;
di personale tecnico formato e qualificato per l'effettuazione delle suddette operazioni.
Tutte le operazioni di conferma metrologica effettuate dal laboratorio dovranno essere registrate e le
registrazioni conservate per un periodo adeguato.
In Appendice 3 viene riportato un possibile esempio di gestione dei controlli intermedi sui campioni di
massa del laboratorio.
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4.5 CARICHI DI PROVA ED INDICAZIONI DELLO STRUMENTO
In termini generali, l'indicazione dello strumento è proporzionale alla forza esercitata da un oggetto di
I
massa m sul ricettore di carico:
mg 1
a
/
-2
, dove g è l'accelerazione di gravità locale (m s ),
-3
a
è
-3
la densità dell'aria nell'ambiente di misura (kg m ) e
è la densità dell'oggetto (kg m ). L'equazione
riportata comprende anche la correzione per gli effetti di galleggiamento.
Massa Convenzionale
Nelle prove in cui è previsto l'uso di campioni di massa tarati, si presuppone che di questi siano noti il
"valore convenzionale di massa" e la sua incertezza. Il valore convenzionale di massa mc di un corpo è
-3
definito come "la massa di un campione avente la densità uguale a 8000 kg·m alla temperatura di 20 °C, il
-3
quale equilibra, su una bilancia ideale, il corpo in aria avente densità 1,2 kg·m alla temperatura di 20 °C”
[9].
Per la definizione puntuale del valore di massa di un corpo fisico e del corrispondente valore di massa
convenzionale si veda il capitolo 9 della presente guida.
Effetto della spinta aerostatica
Per la taratura di bilance sono utilizzati campioni di massa tarati di cui sia noto il valore di massa
convenzionale e la sua incertezza. In questo modo sia i risultati della taratura che le eventuali operazioni di
aggiustaggio effettuate sullo strumento terranno conto degli effetti di g e del contributo della spinta
aerostatica nelle condizioni di misura. L'aggiustaggio ed i risultati della taratura sono ovviamente dipendenti
dalle condizioni attuali e sono valide solo sotto queste condizioni.
Per un altro oggetto con densità ≠ s, pesato sullo stesso strumento ma in differenti condizioni rispetto a
quelle di taratura (indicate con il suffisso "s") l'indicazione sarà:
I
mC
g
1
gs
1
a
1
a
as
0
s
(4.1)
s
Se lo strumento, come è opportuno, non viene spostato dopo la taratura, ovviamente g=gs.
Effetti convettivi
I campioni di massa trasportati sul luogo di taratura non hanno normalmente la stessa temperatura dello
strumento e dell'ambiente. Due fenomeni possono essere osservati:
una iniziale differenza di temperatura T0 si riduce fino ad un più piccolo valore T dopo un periodo di
acclimatazione t (il fenomeno è più rapido per i campioni di piccola taglia);
quando il campione è posto sul ricettore di carico la differenza attuale T produce un effetto convettivo
che si traduce in una variazione di massa mconv, di segno normalmente opposto al T e più sensibile per i
campioni di taglia più grande.
Per la scelta del tempo di stabilizzazione si veda la Tabella 1.
Valore di massa di riferimento
Per determinare gli errori di indicazione dello strumento, generalmente sono applicati campioni di massa
convenzionale nota, mC,cal, la cui densità cal è normalmente diversa da quella di riferimento C in aria la cui
densità a,cal è normalmente diversa da quella di riferimento 0.
L'errore di indicazione è pari a E=I-mref, dove mref è il valore di massa convenzionale di riferimento, il quale,
a causa degli effetti della spinta aerostatica, di convezione, derive ed altro non coincide con mC,cal, ma deve
essere corretto con ulteriori termini (mref=mC,cal+ mB+ mconv+ mder+...).
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4.6 INDICAZIONI DELLO STRUMENTO
Ogni lettura I relativa ad un carico di prova è sostanzialmente la differenza tra l’indicazione IL e l’indicazione
a carico minimo Imin che nella maggior parte dei casi coincide con il carico nullo I0. Si può scrivere,
indifferentemente:
I = IL – Imin
I = ILi - 0,5 (Imin i-1+Imin i+1), con i = 2,4.
E’ preferibile registrare l’indicazione a carico nullo unitamente a quella ottenuta al carico di prova durante
ogni misurazione. Tuttavia, la registrazione delle letture per il carico nullo può risultare ridondante laddove
la procedura preveda la rimessa a zero mediante dispositivo di azzeramento o di tara per ogni passaggio di
0 prima dell’applicazione del carico.
Per ciascun carico di prova, incluso il carico nullo, l’indicazione I dello strumento è registrata solo nel
momento in cui è ritenuta stabile. Quando un'elevata risoluzione dello strumento o le condizioni ambientali
nel luogo di utilizzo impediscono il raggiungimento di una indicazione stabile, può essere registrato un
valore medio, insieme ad informazioni circa la variabilità (e.g. deviazione dei valori, derive unidirezionali).
E’ necessario inoltre registrare i valori di temperatura ambiente durante la taratura, al fine di valutare il
contributo di incertezza dovuto al coefficiente di deriva termica dello strumento (rif. par. 7.1.3).
E’ opportuno, conformemente all’utilizzo dello strumento, determinare il tempo minimo di stabilizzazione t.
Caricata la bilancia con un carico prossimo al massimo, si rilevino le letture ad intervalli di qualche
secondo, continuando i rilevamenti per un periodo almeno doppio di quello di apparente stabilizzazione. Si
ripeta tale operazione al carico minimo; il tempo t sarà assunto come il più lungo tra i due periodi
determinati.
Noto il tempo di stabilizzazione t, in funzione delle operazioni di carico e scarico previste, si fisserà un
valore del tempo di intervallo tra le letture, da mantenere costante per tutte le prove. Questo dovrà tener
conto oltre che di t, anche dei tempi necessari per muovere i carichi attorno alla bilancia e per posizionarli
correttamente sul ricettore di carico.
5. MODALITÀ OPERATIVE
Normalmente ai fini della taratura di una bilancia devono essere effettuate le seguenti misure:
effetto dei carichi eccentrici sull’indicazione;
ripetibilità dell’indicazione;
errore di indicazione.
Il Centro di Taratura nella definizione del numero di misure da effettuarsi per la propria procedura standard
dovrebbe considerare che, in generale, un maggiore numero di misure riduce l’incertezza ma aumenta i
costi di taratura.
In funzione delle normali condizioni di uso dello strumento, i dettagli delle misure di taratura dovrebbero
essere oggetto di riesame del contratto con il Cliente. Le parti dovrebbero anche accordarsi in relazione alle
prove ulteriori utili per la caratterizzazione dello strumento. Ogni accordo tra le parti deve comunque essere
congruente con il numero minimo di prove come di seguito specificato.
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5.1 ECCENTRICITÀ DEL CARICO
Scopo della misura è di verificare eventuali anomalie nel funzionamento della bilancia imputabili alla
sensibilità dello strumento al decentramento del carico sul ricettore di carico (piattello); queste anomalie
sono spesso piuttosto evidenti quando il decentramento del carico supera la metà della semidiagonale (o
del raggio) del piattello ed il carico si avvicina alla portata massima.
Il carico di prova dovrebbe essere pari a circa 1/3 della portata massima (Max) dello strumento oppure pari
almeno a Min’+(Max’-Min’)/3 per un campo di misura ridotto (su richiesta del Cliente come previsto in 5.2).
La massa utilizzata per la misurazione non è necessariamente tarata.
Prima della prova l’indicazione dello strumento viene riportata a zero.
Il carico di prova è posto prima nella posizione centrale e successivamente nelle altre posizioni senza un
ordine prestabilito.
Le indicazioni dello strumento sono registrate per ciascuna posizione del carico. Dopo ciascuna rimozione
del carico dovrebbe verificarsi che l’indicazione dello strumento sia pari a zero; se ciò non avviene lo
strumento può essere riportato a zero, o, in alternativa il valore dell’indicazione dello strumento a carico
nullo deve essere registrato.
Quando i carichi sono movimentati a mano, per assicurare la ripetibilità della misura è bene utilizzare un
supporto in materiale paramagnetico, opportunamente sagomato, inciso o disegnato per indicare la
posizione dei carichi. Un foglio di carta, con un disegno che indichi le posizioni, è utile a questo scopo.
Qualora la misurazione debba essere condotta con masse di valore maggiore o uguale a 5 kg, è
consigliabile l'uso di un dischetto di materiale paramagnetico di spessore e diametro adeguato, da
interporre tra la massa ed il piattello, in modo da controllare con precisione il punto di applicazione del
carico.
Per strumenti dove non esiste la possibilità di decentrare il carico la misura non viene eseguita motivando la
scelta mediante apposita nota sul certificato.
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Per strumenti di tipo diverso si seguano le indicazioni di seguito riportate.
Fig.1 – Possibili posizioni del carico per la misurazione
della sensibilità all’eccentricità del carico
a)
Strumenti per pesare con carico appoggiato.
Si tratta di strumenti dotati di un ricettore del carico a piatto o a piattaforma di forma relativamente semplice
ed avente uno o più punti di appoggio.
Le modalità di misura variano in relazione al numero di punti di appoggio:
strumenti dove il ricettore del carico non ha più di quattro punti di appoggio:
vengono identificate tre o quattro zone di caricamento più una centrale, il carico, possibilmente composto
da un solo campione di massa, viene applicato ad una distanza dal centro compresa tra la metà ed un terzo
della semidiagonale oppure del raggio, per piattelli di forma circolare, si veda fig. 1, schema A.
Il carico sarà pari a circa 1/3 della portata massima della bilancia.
strumenti dove il ricettore del carico ha n > 4 punti di appoggio:
il carico viene disposto su ciascun appoggio su una superficie pari ad 1/n della superficie totale del ricettore
(schema C della figura 1). Il carico sarà circa 1/(n-1) della portata massima della bilancia.
Nel caso in cui due punti di appoggio siano troppo vicini per ospitare tutto il carico (es. pese ferroviarie), si
raddoppia la superficie e si dispone un carico doppio ai lati dell’asse congiungente i due punti di appoggio.
Esistono particolari strumenti per pesare che non presentano ricettori del carico di forma semplice, ma si
possono assimilare a questa categoria utilizzando opportuni accessori di caricamento (es. transpallet
pesatore).
b)
Strumenti per pesare con carico sospeso.
Si tratta di strumenti fissi che prevedono la sospensione del carico. Il ricettore del carico, generalmente
costituito da un gancio, può essere fisso o mobile. Nel caso in cui il gancio sia fisso ma consenta la
rotazione intorno all’asse verticale, viene effettuata una misurazione in quattro diverse posizioni angolari
(schema D). Qualora il gancio ricettore del carico abbia la possibilità di spostarsi sul ricettore del carico (per
esempio su rotaia) la misurazione avviene posizionando il carico in due posizioni laterali più una centrale
(schema E). Il carico è circa uguale alla portata massima.
Quando il ricettore del carico è costituito da una piattaforma sospesa le misurazioni avvengono con le
modalità previste al punto a).
c) Strumenti per pesare sospesi.
In questo caso lo strumento è interamente sospeso ad un organo di sostegno, unitamente al carico. Il
ricettore del carico è generalmente costituito da un gancio e pertanto la misurazione avviene analogamente
a quella illustrata al punto precedente mediante rotazione su diverse posizioni angolari (schema D). Il carico
è circa uguale alla portata massima.
d) Strumenti per pesare con possibilità minima di decentramento del carico.
Si tratta di strumenti che presentano minime possibilità di decentramento del carico, anche in seguito alle
caratteristiche del carico stesso (ad es. serbatoi o tramogge); la misurazione avviene applicando un carico,
pari almeno a 1/10 della portata massima, in corrispondenza dei punti di appoggio o di sospensione.
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5.2 RIPETIBILITÀ
Dato l'uso che generalmente viene fatto delle bilance elettroniche, la ripetibilità dello strumento viene
espressa dal dato che si riferisce a pesate per lettura diretta, cioè a come si ripeta la lettura di una bilancia
se uno stesso oggetto viene ripetutamente posto sul suo piatto.
La prova consiste nella deposizione ripetuta dello stesso carico sul ricettore, sotto le stesse condizioni di
movimentazione del carico e di settaggio dello strumento, oltre che ambientali, per quanto possibile.
Quando i carichi sono movimentati a mano, per assicurare la ripetibilità di questa misura è bene utilizzare
un supporto in materiale paramagnetico, opportunamente sagomato, inciso o disegnato per indicare la
posizione del carico. Un foglio di carta, con un disegno che indichi la posizione, è utile a questo scopo.
La massa utilizzata per la misurazione non è necessariamente tarata e, se possibile, essa è costituita da un
singolo oggetto di qualità idonea a garantire una buona stabilità.
La prova viene effettuata ad un livello di carico LT da determinarsi in maniera congruente con il campo di
misura e con la risoluzione dello strumento. In particolare:
per strumenti con un unico valore d di risoluzione 0,5Max<LT<Max (il valore può essere ridotto laddove
LT in questo modo corrisponda a svariate migliaia di kg);
per strumenti con intervallo di pesatura multiplo (o divisioni multiple) si dovrebbe utilizzare un carico LT
vicino al Max di ogni intervallo di pesatura;
Un valore particolare di LT potrebbe essere concordato con il Cliente in presenza di specifiche esigenze di
caratterizzazione.
-
Prima della prova l’indicazione dello strumento viene riportata a zero.
Circa il numero n di letture da ripetere questo sarà non inferiore a 5 (3 laddove il carico sia LT ≥ 100 kg). Se
n è minore di 10 si dovrà effettuare il computo dei gradi di libertà e del fattore di copertura, venendo meno,
1
secondo la EA-4/02 [9], l’ipotesi di distribuzione di probabilità normale delle variabili casuali .
Ciascuna indicazione deve essere registrata dopo ogni deposito del carico. Dopo ciascuna rimozione del
carico dovrebbe verificarsi che l’indicazione dello strumento sia pari a zero; se ciò non avviene lo strumento
può essere riportato a zero, o, in alternativa il valore dell’indicazione dello strumento a carico nullo deve
essere registrata. In aggiunta occorre registrare se l’inseguitore di zero è attivo o meno durante la prova.
1
Per una caratterizzazione più completa delle prestazioni di ripetibilità dello strumento in taratura si consiglia di
considerare quanto segue:
per gli strumenti ad un campo di pesatura, la misurazione sia eseguita ad almeno due livelli di carico, cioè a
pieno carico (Max) e a circa metà della portata (½ Max).
per gli strumenti con divisioni plurime la misurazione si ripete, per i due livelli di carico previsti, per ogni campo di
pesatura parziale.
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5.3 ERRORE DI INDICAZIONE
Con questa prova ci si prefigge di verificare, su tutto il campo di misura, le prestazioni dello strumento in
termini di corrispondenza tra l'indicazione e il carico applicato, misurando la correzione che deve essere
aggiunta all’indicazione e la sua incertezza estesa. In alternativa, previo accordo con il Cliente, possono
essere effettuati controlli sul campo di normale uso dello strumento o su livelli di carico specifici, in aggiunta
ai carichi equispaziati identificati.
Poiché i trasduttori usati comunemente non sempre sono lineari, si riscontrano spesso, significativi difetti di
linearità in vari punti della scala. Non è quindi sufficiente verificare il corretto funzionamento a pieno carico,
ma occorre rilevare una vera e propria curva di taratura, che potrà poi essere data sotto forma di tabella, di
grafico o di polinomio interpolatore.
Durante questa misurazione l’eventuale autoregolazione con massa interna non deve essere attivata se
non una volta, prima dell’inizio. Analogamente, per quegli strumenti con sistema di regolazione manuale
esterno, detta operazione deve, eventualmente, essere fatta solo prima dell'inizio della taratura, riportando
sul certificato di taratura il riferimento del campione utilizzato.
Prima della prova l’indicazione dello strumento viene riportata a zero.
I carichi di prova LTj sono applicati in una delle seguenti modalità:
-
ad incrementi successivi, con scarico del piatto tra due successivi valori (corrisponde alla maggioranza
dei possibili modi di utilizzo di strumenti a singolo campo di pesatura);
ad incrementi successivi del carico senza rimozione tra due successivi valori (i risultati includono così
possibili effetti di creep e sono ridotte le movimentazioni dei carichi);
ad incrementi e decrementi successivi (con o senza rimozione del carico tra due successivi valori);
a decrementi successivi a partire dal Max (simula il comportamento di una bilancia che lavora per
sottrazione).
Durante questa prova è molto importante che i campioni di massa siano posti esattamente al centro del
ricettore di carico. E’ bene usare, a questo scopo, sagome centratrici di materiale paramagnetico, come
fogli di carta con il disegno del centro del ricettore di carico. Eventuali carichi composti con più campioni
verranno posti sul ricettore di carico con gli elementi sovrapposti, se possibile.
Per l'esecuzione di questa misurazione occorre una serie di masse tarate, con incertezza adeguata
all’incertezza attesa di taratura della bilancia (vedi § 4.4). Se la portata massima dello strumento supera
1000 kg è lecito l’uso di carichi sostitutivi. In questo caso si devono seguire le prescrizioni contenute in [2] e
nel par. 4.4 della presente Guida ed il calcolo dell’incertezza dovrà tenerne conto.
1
La prova consiste in un numero minimo m di 5 letture, a carichi diversi il più possibile equispaziati su tutto il
campo di pesata ovvero sul normale campo di pesata così come definito in 4.2.
Laddove il Cliente richieda la taratura su un campo di misura significativamente ridotto dello strumento la
prova può essere effettuata su 3 soli punti di taratura che includano Min’, Max’ e tali che la differenza tra
due punti successivi non sia superiore a 0.15Max.
Ciascuna indicazione deve essere registrata dopo ogni deposito del carico. Dopo ciascuna rimozione del
carico dovrebbe verificarsi che l’indicazione dello strumento sia pari a zero; se ciò non avviene lo strumento
può essere riportato a zero, o, in alternativa il valore dell’indicazione dello strumento a carico nullo deve
essere registrata, così come previsto in 4.6.
1
-
Esempi di punti di verifica:
m=5: zero/Min, 0.25 Max, 0.5Max, 0.75Max, Max. I carichi di prova possono differire al massimo per 0.1Max, in modo che la
differenza tra due carichi successivi sia pari almeno a 0.2Max;
m=11: zero/Min, 0.1Max, 0.2Max, 0.3Max, 0.4Max, 0.5Max, 0.6Max, 0.7Max, 0.8Max, 0.9Max, Max. I carichi di prova possono
differire al massimo per 0.05Max, in modo che la differenza tra due carichi successivi sia pari almeno a 0.08Max.
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In aggiunta occorre registrare se l’inseguitore di zero è attivo o meno durante la prova. Lo schema delle
misure è riportato nella Tabella 4 (a titolo esemplificativo per una prova con carico crescente e decrescente
con m=11).
La prova, o le singole misurazioni a livelli di carico, possono essere ripetute per combinare i risultati di
misura con quelli previsti durante la prova di ripetibilità (par. 5.2)
Per una caratterizzazione più completa delle prestazioni di linearità dello strumento in taratura si consiglia di
voler considerare quanto segue:
-
-
se si prevede che la bilancia venga frequentemente utilizzata per ulteriori carichi, diversi da quelli
equispaziati, questi verranno inseriti nella prova;
per usi particolari, come previsto per bilance a campi plurimi o di portata superiore a 60 kg, si potrà
tener conto della caratteristica della bilancia a carico crescente o decrescente, mentre in generale si
effettueranno le correzioni a partire dalla media dei due comportamenti;
per bilance a divisioni plurime ogni campo parziale sarà oggetto di prove specifiche, come previsto per
le bilance ad un campo di pesatura;
per le bilance a campi plurimi, è ammessa la misurazione con soli carichi crescenti e si può non
ripetere la misurazione della linearità con carichi decrescenti;
per bilance di portata superiore ai 60 kg, con trasduttori a celle di carico estensimetriche, si può non
ripetere la misurazione della linearità con carichi decrescenti o crescenti, effettuando la
caratterizzazione nel modo previsto per l’uso. L’elaborazione dei dati dovrà essere modificata di
conseguenza.
Si tenga presente che quando si adotta un valore di m inferiore a 11 vengono meno le condizioni di
affidabilità previste in [2] per la possibile applicazione della formula semplificata di calcolo dell’incertezza
estesa per cui è necessario calcolare il numero di gradi libertà.
Ulteriori prove possono essere eseguite per valutare le prestazioni dello strumento sotto specifiche
condizioni operative: ad esempio il valore di lettura dopo un’operazione di messa in tara ovvero la
variazione dell’indicazione sotto un carico costante per un certo periodo ecc.
5.4 MISURAZIONI AUSILIARIE
Si raccomanda, inoltre, di adottare i seguenti accorgimenti di buona pratica:
-
effetti della spinta aerostatica: misurare la temperatura dell’aria in posizione sufficientemente vicina allo
strumento;
-
moti convettivi: particolare attenzione dovrebbe essere assunta per prevenire eccessivi moti convettivi,
osservando un valore limite della differenza di temperatura tra campioni di massa e strumento (può
essere utile allo scopo mantenere un termometro all’interno della pesiera);
-
interazioni magnetiche (sugli strumenti a maggiore risoluzione): utilizzare un distanziale di materiale
paramagnetico, ripetendo misure successive e valutando la differenza di indicazione con il distanziale
sopra o sotto il carico (una differenza superiore a 2 volte lo scarto tipo della bilancia è indice di
presenza di disturbi di natura magnetica ed andrebbe segnalata nel certificato).
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6. ELABORAZIONE DEI DATI DI TARATURA
6.1 ECCENTRICITÀ DEL CARICO
Nella tabella 2 si riporta a titolo di esempio lo schema delle misurazioni per una bilancia a carico
appoggiato, con ricettore del carico dotato di non più di quattro punti di appoggio.
Tabella 2 – Schema delle misurazioni per la prova di eccentricità del carico
Posizione
i
Min Ii
/g
1
Indicazione Ii
/g
I1
Iecc,i
/g
-
xxx
2
I2
I2-I1
I3
I3-I1
I4
I4-I1
I5
I5-I1
xxx
3
xxx
4
xxx
5
xxx
Nota: Nel caso di azzeramento del carico tra due letture successive la colonna “Min” può essere omessa.
Dalle indicazioni Ii nelle diverse posizioni si calcolano le differenze Iecc,i= Ii -I1.
L’errore di eccentricità è dato dal massimo dei valori determinati in precedenza secondo la formula che
segue:
Iecc = max(ass(Ii -I1.))
(6.1)
Si suggerisce di effettuare la prova di eccentricità del carico prima delle altre prove di caratterizzazione, in
modo che essa possa rappresentare un mezzo per accertare l'opportunità di eseguire sullo strumento le
successive misure di carattere metrologico oppure la necessità di un intervento di manutenzione
straordinaria, qualora si evidenziassero valori di Iecc,max corrispondenti ad almeno 15 divisioni. Nel caso
quest’ultima eventualità si verifichi, è opportuno verificare l’intenzione del Cliente ed eventualmente
procedere ad un riesame del contratto.
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6.2 RIPETIBILITÀ
Nella tabella 3 si riporta un possibile schema delle misurazioni da effettuarsi per la prova di ripetibilità,
unitamente alle elaborazioni richieste, come di seguito esplicitato.
Tabella 3 – Possibile schema delle misurazioni e delle elaborazioni
per la prova di ripetibilità (n=5)
Min
Imin /g
xxx
i
1
2
3
4
5
…
carico
Indicazione
I/g
Ic / g
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
11
xxx
media
xxx
xxx
xxx
max
xxx
xxx
xxx
min
xxx
xxx
xxx
sL
xxx
Nota: Nel caso di azzeramento del carico tra due letture successive la colonna “Min” può essere omessa.
Le indicazioni Ici, corrette per la deriva, sono calcolate come segue:
Ici = Ii-0,5 (Imin i-1+Imin i+1), con i = 2,4,…
(6.2)
Lo scarto tipo sL di una bilancia è il parametro largamente utilizzato per descrivere la sua capacità di
1
ripetere la stessa indicazione in corrispondenza dello stesso carico e viene calcolato mediante la formula :
n
( I ci
sL
I cm ) 2
i 1
(6.3)
n 1
dove n è il numero di valori Ic osservati (nell’esempio di tab. 3, n = 5) e Icm è il valore medio delle indicazioni
Ici. Il numero di gradi di libertà è pari a L = n - 1.
1 Pur trascurando le correlazioni statistiche la espressione è accettabile poiché rappresenta una sovrastima di sL.
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6.3 ERRORE DI INDICAZIONE
Per ciascun livello di carico, l’errore di indicazione è calcolato come segue:
Ej
Ij
mref , j
(6.4)
Qualora per un livello di carico siano acquisite più ripetizioni, Ij rappresenta la media delle ripetizioni; mref,j è
1
invece il valore di riferimento del carico ed è rappresentato dal valore convenzionale di massa di
riferimento o, in alternativa, dal valore nominale dello stesso (unicamente per bilance con numero di
divisioni minore o uguale a 10000). Laddove il carico applicato sia costituito da più campioni di massa, il
valore mref,j è pari alla somma algebrica dei corrispondenti valori di massa convenzionale (o di quella
nominale).
In aggiunta alla determinazione dei valori discreti dell’errore di indicazione, può essere fornita una curva di
taratura che permetta di determinare l’errore di indicazione per ogni indicazione I compresa nel campo di
misura. A tale scopo può essere generata una funzione Eappr=f(I) ad esempio con il metodo dei minimi
quadrati.
L’approssimazione in questione (polinomio interpolatore) dovrebbe inoltre:
-
tenere conto delle incertezze degli errori di indicazione, u(Ej);
utilizzare una funzione che rifletta le caratteristiche fisiche dello strumento;
includere una modalità di verifica dei parametri individuati per la funzione siano matematicamente
congruenti con i dati sperimentali.
Il calcolo del polinomio interpolatore è il metodo matematicamente raccomandato per ovviare a difetti di
linearità della scala, tuttavia è certamente lecito procedere alla linearizzazione usando direttamente i valori
sperimentali di errore (gli errori ai valori di carico intermedi potranno essere interpolati tra due successivi
valori sperimentali).
E’ pertanto opportuno effettuare le prove di linearità su tutta la scala in uso della bilancia usando un passo
costante, eventuali valori particolarmente significativi potranno essere inseriti come punti di taratura
aggiuntivi. Nella tabella riassuntiva del certificato di taratura saranno riportati, unitamente ai valori nominali
di carico a cui la bilancia è stata provata, l’errore di indicazione e l’incertezza estesa di taratura (vedi § 8.3 e
§ 8.4).
L’appendice C della Guida EURAMET [2] fornisce indicazioni utili per la scelta di una idonea formula di
approssimazione e per i calcoli necessari.
Nella tabella 4 si riporta un possibile schema delle misurazioni da effettuarsi per la determinazione
dell’errore di indicazione, nel caso di prova su 5 valori del campo di pesata.
1
Come detto alla sezione 4.5, il valore di massa convenzionale di riferimento a causa degli effetti di galleggiamento, convezione,
derive ed altro non coincide con il valore convenzionale di taratura mC,cal, ma deve essere corretto con ulteriori termini:
mref=mC,cal+ mB+ mconv+ mder+.....
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Tabella 4– Possibile schema delle Misurazioni per la determinazione
dell’errore di indicazione (linearità)
n
1
2
3
4
5
...
10
11
M
Mc
ITj
ITj,c
V. nom
/g
Min
M1
Min
M2
Min
V. certif
/g
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
indicazione
/g
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
Ind.Corr.
/g
xxx
xxx
M5
Min
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
Nota: Nel caso di azzeramento del carico tra due letture successive le righe “Min” possono essere omesse.
Nel caso di cui alla tabella 4 le letture ITi,c, corrette per la deriva, sono calcolate come segue:
ITi,c= Ii-0,5∙(Imin i-1+Imin i+1), con i = 2,4,…
(6.5)
Nel caso di prova effettuata con determinazione dell’errore in salita e discesa, si potrà calcolare l’errore in
salita ed in discesa per ciascun livello di carico e l’errore di indicazione sarà quindi pari alla media degli
errori di indicazione in salita ed in discesa, come descritto nella successiva equazione (6.6):
Ej = 0,5∙(Ej,salita+ Ej,discesa), con i = 2,4,…
(6.6)
Per ogni carico diverso dal minimo è altresì utile calcolare le differenze Z tra le letture di carico minimo
direttamente precedente e seguente, se effettuate, dalle quali si ottengono informazioni su isteresi e deriva
a breve termine del trasduttore.
La misurazione della linearità può essere modificata in funzione del tipo di informazione che si vuole
ottenere dalla bilancia nel suo normale esercizio. La prova precedente caratterizza bene uno strumento che
si intende usare con pesata per lettura diretta. Se la bilancia deve essere usata per dosaggi o per pesate in
cui i carichi si accumulino sul piattello, con o senza letture intermedie, si modifichi lo schema
precedentemente proposto, eliminando tutte le letture a carico minimo (Min) intermedie. Così la bilancia
viene provata con carichi continuativamente crescenti, prima, e decrescenti, poi. Si deve impiegare una
serie di campioni di opportuna combinazione che permetta la crescita monotona dei carichi.
L'elaborazione dovrà essere modificata utilizzando I in luogo di ITi,c, non più definita. L'isteresi è evidenziata
dalla differenza tra letture con carico crescente e decrescente.
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7. INCERTEZZA DI TARATURA
Con il termine “incertezza di taratura” si intende quel parametro che si associa al risultato della taratura e
che indica la dispersione dei risultati che possono ragionevolmente essere attribuiti al misurando. Nel
certificato sono fornite all’Utente tutte le informazioni che gli consentano il corretto utilizzo dei risultati della
taratura.
Si suppone che durante le operazioni di taratura l’operatore abbia agito nel migliore dei modi, quindi si deve
tener conto solo delle caratteristiche dello strumento e della sua ripetibilità e linearità.
In questo capitolo sono descritti i contributi di incertezza assegnati a piccole correzioni, proporzionali al
valore di massa specificato o ad una specificata indicazione.
Nel prosieguo, si utilizzerà la notazione abbreviata ŵper indicare l’incertezza relativa, ossia il rapporto tra
1
l’incertezza e il valore corrispondente di massa o di indicazione . Ad esempio, per mcorr, la varianza sarà
2
indicata con ŵ∙(mcorr) e la corrispondente incertezza estesa sarà indicata con Ŵ(mcorr).
7.1 INCERTEZZA TIPO PER VALORI DISCRETI
2
Indicando con E l’errore ad un assegnato livello di carico mref, con I l’indicazione dello strumento e con T
la massima variazione di temperatura registrata durante la taratura, la formula di base per il calcolo
dell’errore e della corrispondente varianza è data da:
E
I
2
mref
(7.1)
2
2
u ( E ) u ( I ) u (mref )
(7.2)
7.1.1 INCERTEZZA TIPO DELL’INDICAZIONE
Per tener conto delle fonti di variabilità dell’indicazione, l’indicazione I nell’equazione (7.1) viene modificata
introducendo opportuni fattori di correzione come qui di seguito riportato:
I =I L
I digL + I rip
I ecc
I0
I dig 0
(7.3)
L’incertezza tipo dell’indicazione è solitamente ottenuta dalla seguente formula:
u2 I
d0 2
12
dI 2
12
^2
u 2 ( I rip ) w ( I ecc )· I 2 u 2 ( T )
(7.4)
Nella formula (7.4) si può verificare che l’incertezza u(I) è uguale ad un valore costante solo quando il
contributo di ripetibilità è un valore costante e non deve essere considerato alcun errore di decentramento. I
termini dell’equazione (7.3) sono di seguito esplicitati:
3
IdigL è la correzione dovuta all’unità di formato dello strumento dI e tiene conto dell’errore di
arrotondamento digitale sull’indicazione al carico. I limiti sono ±dI/2 oppure ±dT/2 (secondo quanto
applicabile); si assume una distribuzione rettangolare di probabilità e pertanto vale:
u ( I digL )
dI
2
3
(7.5)
1
u( mcorr)= m•u(corr) dove u(corr) è un termine adimensionale, si avrà allora: ŵ(mcorr)=u(corr)
Qualora si utilizzino carichi di sostituzione, mrif è sostituito da LTn in entrambe le espressioni.
3
Per uno strumento a divisioni plurime, dI varia con I
2
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oppure:
u ( I digL )
dT
2
(7.6)
3
Irip è la correzione dovuta all’errore di ripetibilità dello strumento; si assume una distribuzione normale
di probabilità e la stima pertanto vale:
u( Irip) = sL(Ij)
(7.7)
dove sL(Ij) è il valore calcolato in (6.3). Se un’indicazione Ij è la media di n letture, il valore corrispondente
dell’incertezza tipo è:
sL I j
u ( I rip )
(7.8)
n
Nel caso in cui la prova di ripetibilità sia stata effettuata ad un solo livello di carico, il corrispondente valore
di scarto tipo calcolato può essere ritenuto rappresentativo per tutte le indicazioni dello strumento nel
campo di pesatura considerato.
Laddove, invece, la prova di ripetibilità sia stata effettuata a diversi livelli di carico, i diversi valori s(Ij)
verranno utilizzati nei corrispondenti intervalli o, in alternativa, a vantaggio di sicurezza, può essere
utilizzato il valore più grande tra i valori stimati ai diversi livelli di carico a cui la prova di ripetibilità è stata
condotta.
Laddove, infine, possa essere stabilita una funzione che leghi i valori di sLj ai rispettivi carichi di prova LTj,
1
questa funzione può essere utilizzata per combinare i valori sj in uno scarto tipo combinato scomb.
Iecc tiene conto dell’errore dovuto alla posizione decentrata del centro di gravità di un carico di prova,
e, normalmente, questa correzione è assunta avere valore nullo.
Questo effetto può manifestarsi quando un carico di prova è costituito da più di un peso. Laddove
questo effetto non possa essere trascurato, una stima della sua grandezza può essere basata sulle
seguenti assunzioni:
i)
ii)
le differenze determinate in (6.1) sono proporzionali alla distanza del carico dal centro del recettore
di carico ed al valore del carico;
il decentramento del centro di gravità effettivo del carico di prova non è più grande di metà dello
scostamento massimo rilevato durante la prova di decentramento del carico.
Per alcuni strumenti l’effetto del decentramento del carico può essere maggiore ad angoli diversi rispetto a
quelli in cui sono stati applicati i carichi, pertanto, basandosi sulla più grande tra le differenze determinate in
6.1, l’effetto può essere stimato come segue:
I ecc
I·
I ecc ,i
max
2 L
(7.9)
Si assume una distribuzione rettangolare di probabilità, pertanto l’incertezza tipo, in valore assoluto e
relativo, è data da:
u ( I ecc )
I·
I ecc ,i
2 L
max
3
(7.10)
1
Esempio: per sj=costante vale s2j = s20 + s2r (LTj/Max)2 dove le componenti s20 e s2r sono determinate mediante un grafico o un
calcolo
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I ecc ,i
wˆ ( I ecc )
max
2 L
(7.11)
3
1
Idig0 tiene conto dell’errore di arrotondamento digitale sull’indicazione a carico nullo .
I limiti sono ± d0/2 o ± dT/2 secondo quanto applicabile; si assume una distribuzione rettangolare di
probabilità e pertanto vale, rispettivamente.
d0
u ( I dig 0 )
2
u ( I dig 0 )
7.1.2
3
(7.12)
dT
2
3
(7.13)
INCERTEZZA TIPO DEL VALORE DI MASSA CAMPIONE
Il valore della massa campione di riferimento e la corrispondente incertezza sono dati dalle seguenti
2
relazioni :
mrif
2
mN + mc + mB + mD
u mrif
2
2
mconv
m...
2
(7.14)
2
u ( mc ) u ( mB ) u ( mD ) u ( mconv ) (7.15)
Le stime delle singole correzioni e delle rispettive incertezze tipo sono riportate di seguito:
mC è la correzione da applicare al valore mN per ottenere l’effettivo valore di massa
convenzionale mc che è riportato nel certificato di taratura delle masse campione utilizzate, unitamente al
valore dell’incertezza estesa U ed al fattore di copertura k. Il valore dell’incertezza tipo è
u( mc )
U
k
(7.16)
Quando per il campione di massa è disponibile la dichiarazione di conformità alla classe OIML R111-1 [8],
ossia quando lo stesso sia stato tarato e confrontato con lo specifico emp (errore massimo permesso)
riportato al par.5 e in tabella 1 della OIML R111-1, e quando ne viene utilizzato il valore nominale mN , allora
mc può essere considerato nullo e la corrispondente incertezza, assunta una distribuzione rettangolare di
probabilità; è data da:
u ( mc )
mpe
3
(7.17)
Quando un carico campione è costituito da più campioni di massa, le corrispondenti incertezze tipo sono
sommate tra loro algebricamente e non quadraticamente, per tener conto del non eliminabile effetto di
correlazione. Per quanto riguarda, invece, i carichi costituiti in parte da carichi di sostituzione, si veda il
punto 7.1.2.1.
mB è la correzione per la spinta aerostatica introdotta (eq. 4.1).
1
Per uno strumento avente un’approvazione di modello in conformità al documento OIML R76 (o EN 45501), l’errore di
arrotondamento digitale sull’indicazione a carico nullo dopo un azzeramento dell’indicazione mediante un dispositivo di azzeramento
o di tara è limitato a ± d0/4 e perciò vale u( Idig0)=d0/(4√3)
2
Nell’equazione (7.14) il termine m… rappresenta le ulteriori correzioni che possono essere necessarie in condizioni particolari;
questo termine non è considerato qui di seguito e lasciato alla valutazione del laboratorio.
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Il suo valore dipende dalla densità
della massa utilizzata, dalla densità a dell’aria [11, 12], e dalla
regolazione dello strumento in taratura (cfr. casi A, B1 e B2 di seguito riportati, come riportato in [2] par.
4.2.4).
I valori di correzione mB ed incertezza relativa ŵ(mB) nei vari casi descritti sono riportati di seguito:
Caso A, quando lo strumento è stato regolato immediatamente prima della taratura e vale
mB
conseguenza
mB
mN (
mc ,cal
–
a
0
a ,cal
1
)·
1/
0
1/
cal
; considerando che
c
mc,cal
as
a ,cal
di
mN , allora vale:
1
(7.18)
C
wˆ mB
2
u (
1
a )·
2
2
1
(
a
–
2
0)
u2 ( )
(7.19)
4
C
Caso B, quando lo strumento non è stato regolato immediatamente prima della taratura e:
Caso B1, per le tarature sul posto può assumersi che
as
a ,cal
as
mB
. Di conseguenza
mc ,cal
as
sia simile a
a ,cal
0
1/
a ,cal
, con la possibile differenza
cal
1/
c
as
/
C
; allora
vale:
mB
(
mN
–
a
0
1
)·
1
as
C
wˆ 2 mB
u (
2
a
1
)·
(7.20)
C
2
1
(
a
–
0
)
2
u2 ( )
u2 (
4
C
Caso
mB
mB
wˆ 2 mB
B2,
quando
mc ,cal
mN (
si
a ,cal
a
–
0
/
0
assume
cal
semplicemente
as
)
(7.21)
2
C
che
as
0
di
conseguenza
; allora vale:
)
(7.22)
u2 (
a
2
)
(
a
–
2
0)
u2 ( )
(7.23)
4
Quando non sono noti i loro valori effettivi, i valori delle densità e delle incertezze tipo possono essere
1
stimate in base a dati bibliografici .
Qualora le masse campione utilizzate per la taratura siano state dichiarate conformi alla OIML R111-1
(almeno limitatamente al loro valore convenzionale), e non vi siano informazioni su e a , si può fare
1
L’appendice E1 della guida Euramet [2] contiene valori di densità internazionalmente riconosciuti per i materiali più comuni utilizzati
nella costruzione di campioni di massa.
La densità dell’aria a ed il valore della sua incertezza tipo possono essere calcolati dai dati di temperatura e pressione barometrica,
se rilevati (il valore di umidità relativa ha influenza minore), oppure possono essere stimati conoscendo l’altezza sopra il livello del
mare.
Per quanto riguarda la differenza as (caso B1), essa può essere supposta nulla, ed avente un appropriato valore di incertezza
u( as) per la determinazione del quale andrebbe stimato un limite
as che tenga conto della variabilità, su un più lungo periodo di
tempo, della pressione barometrica e della temperatura nel luogo di taratura dello strumento per pesare.
Un approccio semplice può essere quello di usare le medesime stime per a e as ed il medesimo valore di incertezza per entrambe.
Nel caso di tarature effettuate nel caso B, in generale è consigliabile non effettuare la correzione mB ma calcolare il valore di
incertezza basato su e su a = 0 ± a
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riferimento alla sezione 10 della OIML R111-1 ed al par. 7.1.2.2 della [2]. Nessuna correzione mB viene
1
applicata, mentre l’incertezza relativa vale :
Caso A:
wˆ mB
mpe
4 mN 3
(7.24)
Casi B1 e Caso B2:
0,1
wˆ mB
mpe
4 mN
0
C
(7.25)
3
mD è la correzione per una possibile deriva di mc dall’ultima taratura. E’ opportuno che
venga assunto un valore limite D, basato sulla differenza tra i valori di mc rilevati dai certificati di taratura
consecutivi delle masse campione.
In assenza di tale informazione, D può essere stimato come un multiplo del valore dell’incertezza estesa
U(mc) di taratura delle masse, considerandone la qualità, la frequenza e la cura nel loro utilizzo:
D= kD U(mc)
(7.26)
dove kD può essere scelto tra 1 e 3. Si ritiene comunque più opportuno non apportare alcuna correzione,
ma di tenere conto di questo effetto unicamente in termini di incertezza, assumendo per essa una
2
distribuzione rettangolare di probabilità. Il valore dell’incertezza tipo risulterà pertanto :
u ( mD )
D
3
(7.27)
mconv è la correzione per gli effetti di convezione, secondo quanto definito in [2]. Un valore
limite mconv può essere ottenuto in funzione di una differenza di temperatura T tra la temperatura
dell’ambiente in cui si eseguono le prove e quella delle masse utilizzate (si veda l’appendice F di [2]).
Qualora siano stati rispettati i tempi di acclimatamento delle masse di cui alla tabella 1 tale termine può
essere trascurato, insieme al relativo contributo di incertezza (nel caso in cui i tempi di acclimatamento delle
masse indicati in tabella 1 non siano stati rispettati mconv può essere stimato mediante la tabella F.2.1 di
[2]).
Si ritiene comunque più opportuno non apportare alcuna correzione, ma di tenere conto di questo effetto
unicamente in termini di incertezza, assumendo per essa una distribuzione rettangolare di probabilità. Il
valore dell’incertezza tipo risulterà pertanto:
u ( mconv )
mconv
3
(7.28)
1
Poiché la densità dei materiali utilizzati per la costruzione delle masse campione è solitamente più vicina a c di quanto consenta il
documento OIML R111, le ultime due formule sopra riportate possono essere considerate come limiti superiori per ŵ(mB). Quando
una semplice comparazione di questi valori con la risoluzione dello strumento (1/nM=d/Max) mostra che essi sono sufficientemente
piccoli, può essere superfluo effettuare un calcolo più approfondito di questa componente di incertezza basato su dati effettivi.
2
Se una serie di masse è stata tarata con un valore di incertezza estesa standardizzato Ŵ
(mc), può essere conveniente introdurre un
valore limite relativo per la deriva Drel=D/mN e un valore di incertezza relativa per la deriva pari a ŵ(mD) = Drel/√3 = kDŴ
(mN)/√3. Nel
caso di masse dichiarate conformi alla OIML R 111, la stima può essere D≤emp , oppure Drel≤cclass.
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7.1.2.1 INCERTEZZA TIPO DEL CARICO DI SOSTITUZIONE
Quando un carico è costituito in parte da carichi di sostituzione (zavorra) il valore dell’incertezza tipo della
somma LTn=nmc1+ I1+ I2+…+ In-1 è dato dalla relazione seguente:
u 2 LTn
n2u 2 mc1
2 u 2 I1
u2 I2
u2 In 1
(7.29)
1
con u(mc1)=u(mrif) da 7.15, e u(Ij) che si ottiene da 7.4 per I=I(LTj). Se vale u(Ij)=costante, allora
l’espressione 7.29 si semplifica in:
u 2 LTn
n2u 2 mc1
2 (n 1) u 2 I
(7.30)
In funzione del tipo di carico di sostituzione può essere necessario aggiungere ulteriori contributi
all’incertezza:
per il decentramento del carico per alcune o tutte le indicazioni effettive I(LTj);
per la spinta aerostatica dei carichi di sostituzione, quando essi siano costituiti da materiali a bassa
densità (ad esempio sabbia, ghiaia) e la densità dell’aria vari significativamente nel periodo di tempo in
cui i carichi di sostituzione sono utilizzati.
7.1.3
INCERTEZZA TIPO DOVUTA AGLI EFFETTI DELLA TEMPERATURA
AMBIENTE
L’effetto della temperatura ambiente sui risultati della taratura si traduce in una correzione dovuta, ad
esempio, alla differenza rispetto alla temperatura di taratura delle masse campione [7]. Un altro effetto da
considerare è conseguente alla non breve durata delle operazioni di caratterizzazione ed alla conseguente
possibile differenza di temperatura riscontrata durante le operazioni.
Per gli scopi della presente trattazione, il corrispondente valore di correzione m T dovuto alla massima
differenza di temperatura riscontrata durante la prova di linearità può essere considerato nullo e la
corrispondente incertezza, assunta una distribuzione rettangolare di probabilità; è data per ogni livello di
carico da:
u( m t )
KT mN
3
T
(7.31)
1
i valori delle incertezze u(Ij) devono essere incluse anche per quelle indicazioni dove il carico di sostituzione sia stato regolato a tal
punto che I diventi nullo.
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Per semplificare le operazioni di calcolo, data la modesta entità del suddetto contributo di incertezza, in
luogo di mN ed a vantaggio di sicurezza può essere utilizzato il valore mmax; pertanto la relazione (7.31)
diviene:
u( m t )
KT mmax
3
T
(7.32)
Nelle equazioni (7.31) e (7.32) t è la massima differenza di temperatura riscontrata durante la prova di
linearità ( T=Tmax-Tmin) e KT è il coefficiente di sensibilità termica fornito dal costruttore. Nel caso in cui il
valore di Kt non fosse noto, si può utilizzare il coefficiente fornito dalla seguente tabella 5.
Tabella 5: Coefficienti di sensibilità termica delle bilance
in funzione del numero di divisioni
Numero di d
> 300 000
da 60 000 a 300 000
< 60 000
7.1.4
6
-1
10 KT / °C
da 3 a 1,5
da 6 a 3
da 10 a 6
INCERTEZZA TIPO DELL’ERRORE
Il valore dell’incertezza tipo dell’errore è calcolato considerando i termini applicabili contenuti nei punti 7.1.1,
7.1.2 e 7.1.3, secondo la seguente espressione (in termini assoluti e relativi), eq. (7.33) e (7.34):
u2 E
u2 E
d02
12
d02
12
dI 2
12
dI 2
12
s 2 I + u 2 ( I ecc ) u 2 ( mc ) u 2 ( mB ) u 2 ( mD ) u 2 ( mconv ) u 2 ( m T )
s 2 I +wˆ 2 ( I ecc ) I 2
wˆ 2 ( mc ) wˆ 2 ( mB ) wˆ 2 ( mD ) mrif2
u 2 ( mconv ) u 2 ( m T )
Tutte le quantità in ingresso sono considerate non correlate e pertanto non si tiene conto delle covarianze.
Se gli ultimi termini in (7.33) sono trascurabili rispetto ai primi 3 termini, è presumibile che i valori
dell’incertezza di tutti gli errori determinati per il campo di pesatura siano molto simili.
Stante la generale esperienza che gli errori sono solitamente molto piccoli rispetto all’indicazione, o
possono addirittura essere nulli, i valori di mrif e di I possono essere sostituiti da IN in (7.33). In questo caso
si può utilizzare una formula semplificata che meglio rifletta il fatto che alcuni dei termini sono per natura
assoluti, mentre altri sono proporzionali all’indicazione, ad esempio:
u2 E
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2
I2
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7.2 INCERTEZZA TIPO DELLA CURVA CARATTERISTICA
Al fine di utilizzare una formula approssimata E=f(I) per l’intero campo di pesatura, la stima dell’incertezza
tipo dell’errore deve essere modificata in modo che risulti coerente con il metodo di approssimazione
utilizzato. In relazione alla funzione scelta, tale valore di incertezza può essere:
2
una singola varianza u appr da aggiungere a quelle descritte in (7.33);
un insieme di varianze e covarianze che include le varianze in (7.33).
La procedura di calcolo dovrebbe inoltre includere un controllo finale per verificare che la funzione scelta
sia matematicamente congruente con i dati sperimentali Ej, Ij, u(Ej). A tal fine può essere utilizzato un test
2
statistico (minimi quadrati, test del ).
7.3 INCERTEZZA ESTESA DI TARATURA
L’incertezza estesa dell’errore è data dalla relazione:
U(E) = k u(E)
(7.36)
Nella relazione (7.35) il fattore di copertura k dovrebbe essere scelto in modo che l’incertezza estesa sia
data ad un livello di probabilità di circa il 95%. Il valore k=2, che corrisponde ad una probabilità del 95,45%,
1
può essere utilizzato quando sono soddisfatte entrambe le seguenti condizioni :
all’errore dell’indicazione può essere attribuita una distribuzione normale di probabilità (gaussiana);
il valore dell’incertezza tipo u(E) è stimato sulla base di un numero effettivo di gradi di libertà
sufficientemente elevato.
Il numero effettivo di gradi di libertà è dato dalla relazione:
u E
um,rif
m
4
4
(7.37)
sL 4
L
dove m rappresenta il grado di libertà dei campioni di massa (uguale per tutti i carichi), um,rif l’incertezza
combinata delle masse campione utilizzate per ogni livello di carico e L il grado di libertà dello scarto tipo
della bilancia.
1
Le appendici B2 e B3 della Guida Euramet [2] contengono informazioni addizionali sulle condizioni sopra riportate e indicazioni su
come determinare il fattore k quando una o entrambe le condizioni non siano soddisfatte.
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Il fattore di copertura k funzione del numero di gradi di libertà effettivi è restituito dalla tabella seguente
Tabella 6: Fattore di copertura in funzione dei gradi di libertà effettivi
per una probabilità del 95,4 % circa.
Gradi di libertà
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
15
20
k
13,97
4,53
3,31
2,87
2,65
2,52
2,43
2,37
2,28
2,25
2,23
2,18
2,13
E’ opportuno determinare un unico valore di k, corrispondente alle condizioni più sfavorevoli individuate in
base all’esperienza, da applicare alle incertezze tipo di tutti gli errori del medesimo campo di pesatura.
7.4 INCERTEZZA TIPO D’USO DELLA BILANCIA
Effettuata la taratura di uno strumento, potrebbe essere importante fornire all’utilizzatore indicazioni precise
su come utilizzare i dati forniti dalla tarature per un corretto uso dello strumento. Tuttavia, il calcolo delle
correzioni e dello strumento in uso è responsabilità dell’utilizzatore e non di chi effettua la taratura. Le
suddette indicazioni non fanno quindi parte dei risultati che devono essere forniti nel certificato di taratura e
possono essere descritti dal Centro in un documento separato, non coperto dagli scopi dell’accreditamento.
L’utilizzatore di uno strumento dovrebbe essere al corrente del fatto che, durante il normale utilizzo di uno
strumento tarato, la situazione è differente rispetto a quella riscontrata in sede di taratura in alcuni se non
tutti dei seguenti aspetti:
1.
2.
le indicazioni ottenute durante la pesatura di un oggetto sono differenti da quelle rilevate durante la
taratura;
il processo di pesatura può essere diverso da quello seguito durante la taratura:
solitamente è effettuata una sola lettura per ogni oggetto pesato; non vengono effettuate più
letture per calcolarne la media;
la lettura è effettuata con lo strumento che visualizza il valore di divisione d, e non con una
risoluzione maggiore;
si effettua il caricamento in salita ed in discesa e non solo in salita o viceversa;
il carico è tenuto sul recettore di carico per un tempo più lungo, non si effettua lo scaricamento
del recettore dopo ogni lettura o viceversa;
il carico è applicato in posizione decentrata;
sono utilizzati dispositivi di tara, ecc.
3. le condizioni ambientali possono essere differenti da quelle rilevate durante la taratura;
4. per strumenti che non sono sottoposti con frequenza a regolazioni della scala, ad esempio mediante
un dispositivo di regolazione interno, la regolazione dello strumento può essersi modificata a seguito di
invecchiamento o usura (contrariamente ai punti da 1 a 3, questo effetto è solitamente funzione del
tempo trascorso dalla taratura).
Nella guida EURAMET [2] ai capitoli 7.4 e 7.5 sono descritte compiutamente ad uso dell’utente le modalità
per la corretta determinazione di una pesata e della corrispondente incertezza estesa.
-
DOCUMENTI TECNICI
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DT-06-DT rev.00
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8. CERTIFICATO DI TARATURA
Il presente capitolo contiene indicazioni relativamente al contenuto del certificato di taratura. Le suddette
indicazioni sono aggiuntive rispetto ai requisiti della norma ISO 17025 [1] che resta il prioritario riferimento
al quale la conformità del certificato deve essere garantita, unitamente a [13, 14].
Il Certificato di taratura dovrà contenere, oltre a quanto previsto dalla ISO 17025 [1] e dalle prescrizioni
applicabili di Accredia-DT e della guida EURAMET par. 8 [2], gli estremi del documento e del destinatario,
l’evidenza della riferibilità della misura, i dati di identificazione dell'oggetto di taratura, della procedura, dei
campioni e degli strumenti usati e della loro certificazione e tutti i dati significativi che emergono dalla
misura. Si preciserà che i parametri identificati sono validi esclusivamente nelle condizioni di misura
effettivamente riscontrate. Il Certificato non deve avere indicazione di scadenza.
Dovrà essere ben chiaro che l’incertezza riportata è l’incertezza estesa di taratura della bilancia e non
l’incertezza in uso.
Informazioni aggiuntive relative all’incertezza di misura attesa durante l’utilizzo dello strumento non sono
incluse nel certificato e possono essere fornite in un documento a parte.
Il Certificato può contenere la dichiarazione di conformità ad una classe di una determinata norma di
riferimento o l’indicazione di un campo di validità. La suddetta dichiarazione può essere resa nella forma
W = R±(emp-U(E))
(8.1)
ed è fornita in aggiunta ai risultati delle misurazioni, oppure come una dichiarazione a sé stante in
riferimento ai risultati di misure conservate dal Centro.
Inoltre, il certificato di taratura dovrebbe riportare la descrizione delle eventuali operazioni preliminari di
regolazione ed aggiustaggio effettuate.
9. VALORE DI MASSA O VALORE DI MASSA CONVENZIONALE
La grandezza W è la stima del valore di massa convenzionale mC dell’oggetto pesato. Per talune
applicazioni può essere necessario ricavare da W il valore di massa m o il suo valore di massa
convenzionale mC. La densità , o il volume V dell’oggetto, insieme con una stima della loro incertezza,
dovranno essere conosciuti da altre fonti.
9.1 VALORE DI MASSA
La massa di un corpo e la sua incertezza tipo relativa, ottenuta trascurando i termini di ordine superiore al
secondo, sono invece dati dalle formule:
1
m W 1
1
(9.1)
a
C
wˆ 2 m
u 2 (W )
u2 (
2
W
DOCUMENTI TECNICI
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a)
1
1
2
2
a
u2 ( )
4
(9.2)
C
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9.2 VALORE DI MASSA CONVENZIONALE
Il valore di massa convenzionale di un corpo [9] e la sua incertezza tipo relativa, ottenuta trascurando i
termini di ordine superiore al secondo, sono dati dalle formule:
mC
1
W 1
a
1
(9.3)
0
C
wˆ mC
2
u 2 (W )
u2 (
W2
a)
1
1
2
2
a
u2 ( )
0
4
(9.4)
C
3
3
dove
(kg/m ) è la densità del corpo, a è la densità dell’aria, 0=1,2 kg/m la densità dell’aria nelle
3
condizioni di riferimento e C =8000 kg/m la densità di riferimento per i campioni di massa.
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APPENDICE 1
Esempio di taratura di una bilancia (non obbligatorio)
In questa appendice viene riportato l’esempio di applicazione della presente guida al caso della taratura di
una bilancia le cui caratteristiche sono di seguito riportate.
La guida EURAMET [2] all’appendice G riporta 3 ulteriori esempi di calcolo ed elaborazione.
Dati dello strumento:
Max /g
d /g
230
0,0001
-1
Coefficiente termico /°C
Temperatura durante la taratura (min, max)
/°C
Prova di eccentricità
Prova di ripetibilità
Prova di linearità
0,000002
22,8 ….. 22,9
5 letture (una per punto)
1 carico, 5 letture
5 carichi,
effettuata prima delle prove
> 12
ore
Regolazione della scala
Tempo di acclimatamento masse in
prossimità dello strumento
Campioni di massa utilizzati nella taratura:
mN
/g
10
20
20
50
100
200
mc
/g
10,0000259
20,0000213
20,0000398
49,9999819
99,9999270
200,000107
DOCUMENTI TECNICI
Data: 2013-06-25
U(mc)
/ mg
0,0075
0,0106
0,0106
0,0185
0,05
0,076
u(mc)
/g
0,00375
0,0053
0,0053
0,00925
0,025
0,038
Classe
E2
E2
E2
E2
E2
E2
DT-06-DT rev.00
Emt
/ mg
0,06
0,08
0,08
0,10
0,16
0,30
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Prova di Eccentricità
Schema E1 (con azzeramento indicazione a carico nullo)
Posizione
1
2
3
4
5
Indicazione
Ij /g
70,0001
70,0001
69,9999
70,0000
70,0000
iecc max =
ecc /g
0,0000
-0,0002
-0,0001
-0,0001
0,0002
g
Schema E2 (senza azzeramento indicazione a carico nullo)
Posizione
Indicazione Min
/g
0,0000
1
Indicazione
Ij /g
Indicazione
Ij corr /g
70,0001
70,00005
70,0001
70,00005
69,9999
69,99995
70,0000
70,00010
70,0000
70,00005
ecc /g
-
0,0001
2
3
4
5
0,0000
-0,0001
-0,0001
0,0000
ecc max =
DOCUMENTI TECNICI
Data: 2013-06-25
0,0001
0,00000
-0,00010
0,00005
0,00000
g
DT-06-DT rev.00
Pag. 35 di 44
Prova di Ripetibilità
Schema R1 (con azzeramento indicazione a carico nullo)
n.
Indicazione
I/g
1
2
3
4
5
200,0001
200,0001
200,0000
200,0001
200,0001
sL= 0,000045 g
Schema R2 (senza azzeramento indicazione a carico nullo)
n.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Indicazione
a Min
Imin / g
Indicazione al Carico
di prova
IL / g
Indicazione
Corretta
Ic / g
0,0000
200,0001
200,00005
200,0001
200,00005
200,0000
200,00000
200,0001
200,00010
200,0001
200,00010
0,0001
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
sL= 0,000042 g
DOCUMENTI TECNICI
Data: 2013-06-25
DT-06-DT rev.00
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Prova di Linearità
Schema L1 (con azzeramento indicazione a carico nullo)
carico crescente
M
Mc
Indicazione
I – Mc
n.
V.nom
V.certif.
I/g
/g
/ g.
/g
1
40
40,0000611
40,0002
0,00014 10
2
80
80,0000291
80,0001
0,00007
9
3
120
119,9999483 120,0002
0,00025
8
4
160
159,9999348 160,0002
0,00027
7
5
200
200,0001070 200,0004
0,00029
6
carico decrescente
Indicazione
I/g
I – Mc
/g
40,0002
80,0001
120,0002
160,0003
200,0004
0,00014
0,00007
0,00025
0,00037
0,00029
Schema L2 (senza azzeramento indicazione a carico nullo)
carico crescente
M
Mc
Indicazio
Indic.
V.no
Ic – Mc
n.
V.certif.
ne
Corr.
m.
/g
/g
I/g
Ic / g
/g
1
0
0,00000
0,0000
2
40
40,0000611
40,0002
40,00020
0,00014
3
0
0,0000
0,0000
4
80
80,0000291
80,0001
80,00010
0,00007
5
0
0,0000
0,0000
6
120
119,9999483
120,0002
120,00020
0,00025
7
0
0,0000
0,0000
8
160
159,9999348
160,0002
160,00020
0,00027
9
0
0,0000
0,0000
10
200
200,0001070
200,0004
200,00040
0,00029
11
0
0,0000
0,0000
DOCUMENTI TECNICI
Data: 2013-06-25
DT-06-DT rev.00
Errore
medio
/g
0,00014
0,00007
0,00025
0,00032
0,00029
carico decrescente
Diff.zeri
/g
0,00000
0,00000
0,00000
0,00000
0,00000
Indicazione
I/g
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
0,0000
40,0002
0,0000
80,0001
0,0000
120,0002
0,0000
160,0003
0,0000
200,0004
0,0000
Pag. 37 di 44
Indic.
Corr.
Ic / g
Ic –
Mc
/g
Diff.ze
ri
/g
Errore
medio
/g
40,00020
0,00014
0,00000
0,00014
80,00010
0,00007
0,00000
0,00007
120,00020
0,00025
0,00000
0,00025
160,00030
0,00037
0,00000
0,00032
200,00040
0,00029
0,00000
0,00029
Incertezza dell’errore
Carico nominale /g
Composizione del carico /g
Errore /g
Incertezza tipo di ripetibilità /g
Arrotond. digitale a carico nullo /g
Arrotond. digitale al carico /g
E
sL
d0/√12
dI/√12
Effetto eccentricità /g
ecc)
Incertezza tipo su valore massa /g
c)
ŵ(mB)
Incertezza relativa spinta aerostatica /g
Incertezza tipo per deriva di mc
/g
D)
Incertezza tipo per effetti di convezione
Incertezza tipo per effetti temperatura ambiente /g
Incertezza tipo dell'errore /g
gradi di libertà effettivi
(4)
fattore di copertura
Incertezza estesa /g
40
20+20
0,00014
7.1
6.3
7.4
7.4
7.10
(1)
7.16
(3)
7.24
(2)
7.27
(3)
80
120
160
50+20+10 100+20 100+50+10
0,00007 0,00025
0,00032
0,00004
0,00003
0,00003
0,00002
0,00003
0,00005
0,00007
0,00008
0,00001
0,00002
0,00003
0,00004
0,00004
0,00000
0,00000
0,00000
0,00000
0,00000
rettangolare
0,00009
0,00014
0,00014
0,00018
0,00017
rettangolare
conv)
)
u(E)
200
Gradi di
200
Distribuzione
libertà
0,00029
normale
4
rettangolare
rettangolare
7.31
eff
0,00011
229
0,00016
1024
keff
U(E)
2,01
0,00022
2,00
0,00032
trascurabile
0,00002
0,00016
0,00021
1024
3039
2,00
0,00032
2,00
0,00042
rettangolare
rettangolare
0,00020
2500
2,00
0,00040
Note:
I valori sono tutti approssimati ad una cifra in più rispetto al numero di cifre di indicazione dello strumento
(1) : per il calcolo si è utilizzato il valore del carico nominale in luogo dell'indicazione dello strumento
(2) : si è fatta l'ipotesi D ≤ emt, come da nota (2) pag. 27 della guida
(3) : nel caso di carichi composti da più masse, l'emt complessivo è stato calcolato come la somma degli emt delle singole
masse
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rettangolare
Riepilogo dei risultati della taratura
1
2
3
4
5
M
V.nom. / g
40
80
120
160
200
Errore
medio /g
0,00014
0,00007
0,00025
0,00032
0,00029
Incertezza
Estesa /g
0,00022
0,00032
0,00032
0,00040
0,00038
0,00080
Errore / g
0,00060
0,00040
0,00020
0,00000
40
80
120
160
200
-0,00020
-0,00040
Carico / g
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Data: 2013-06-25
DT-06-DT rev.00
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APPENDICE 2
Alcune note per la verificazione periodica degli strumenti per pesare a
funzionamento non automatico nella Metrologia Legale (non obbligatorio)
Numerosi Centri di Taratura accreditati per la taratura di strumenti per pesare a funzionamento non
automatico operano anche quali laboratori riconosciuti da una Camera di Commercio idonei all’esecuzione
dell’ attività di verificazione metrico legale ai sensi del D.M. 182/2000.
In questa Appendice, premesso che non esiste equivalenza tra le attività di taratura e quelle di verificazione
metrico legale, si prende atto che uno strumento tarato non necessariamente risulta sottoposto alla
verificazione periodica con esito positivo, e viceversa. La taratura e la verificazione periodica perseguono
un differente obiettivo; quest’ultima infatti attesta, tra le altre cose, che gli errori riscontrati durante le prove
siano inferiori rispetto a quelli previsti dalle norme.
Per il necessario approfondimento tecnico e normativo in materia si faccia riferimento al sito
http://www.metrologialegale.unioncamere.it/ gestito da Unioncamere.
Di seguito sono riportate alcune brevi note relativamente alle modalità di conduzione delle operazioni di
verificazione metrico legale di uno strumento per pesare a funzionamento non automatico.
Generalità
La verificazione periodica degli strumenti per pesare a funzionamento non automatico utilizzati in
determinate funzioni di misura costituisce un’attività metrologica di tipo legale che deve pertanto
conformarsi alla normativa vigente in materia e, in particolare, al decreto legislativo n. 517/1992 di
attuazione della direttiva 90/384/CE (e della successiva 2009/23/CE) ed alle loro modificazioni e
integrazioni, al Decreto Ministeriale n. 182/2000, per i principi di carattere generale, ed alla direttiva del
Ministro del 4 aprile 2003 (pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale n. 246 del 22/10/2003) per la parte inerente le
modalità operative che sono state redatte sulla base di quanto previsto dalla norma armonizzata UNI CEI
EN 45501.
Controllo visivo
Le prove metrologiche sono sempre precedute da un controllo visivo necessario per accertare l’integrità
delle marcature e/o etichette adesive attestanti l’esecuzione della verificazione prima nazionale o CE, la
presenza sullo strumento delle iscrizioni regolamentari, dei sigilli o di altri elementi di protezione, compresi
quelli di tipo elettronico. Nel caso di sigilli elettronici con contatore di eventi la direttiva del Ministro
raccomanda di accertare “la corrispondenza tra l’indicazione di detto contatore ed il numero riscontrato,
secondo i casi in occasione dell’ultima verificazione periodica, della verificazione prima o CE”.
Caratteri generali delle prove di pesatura
Le prove di pesatura sono finalizzate all’accertamento del corretto funzionamento e del rispetto degli errori
massimi tollerati che, come previsto dal decreto legislativo n. 517/1992 di attuazione della direttiva
90/384/CEE, per gli strumenti in servizio e quindi anche nel caso della verificazione periodica, sono pari al
doppio di quelli permessi nella verificazione CE.
Negli strumenti ad indicazione digitale la valutazione degli errori è effettuata secondo la EN 45501 punto
1
A.4.4.3 sulla base delle relazioni E=I+1/2e-ΔL-L e Ec=E-E0≤ emp .
Tutti i campioni di riferimento utilizzati per la verificazione devono essere tarati con riferibilità ai campioni
nazionali o internazionali da laboratori di taratura accreditati da un ente nazionale ai sensi del regolamento
CE n. 765/2008 ed inseriti in un sistema pianificato di controllo periodico con cadenza almeno
quinquennale.
Per strumenti con portata massima superiore a 1000 kg, in luogo delle masse campioni, può essere
applicato un qualsiasi altro carico non variabile a condizione che siano utilizzati almeno masse campione
corrispondenti al più grande dei seguenti valori: 1000 kg oppure 50% di Max. In luogo del 50% di Max, la
1
emp, errore massimo permesso indicato secondo la normativa nazionale; la valutazione degli errori è effettuata
conformemente alla particolare tecnica descritta in dettaglio dalla norma al succitato punto.
DOCUMENTI TECNICI
Data: 2013-06-25
DT-06-DT rev.00
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porzione delle masse campioni può essere ridotta sulla base dell’errore di ripetibilità (determinato con un
carico prossimo al 50% di Max, collocato tre volte sul ricettore di carico) a:
-
35% di Max se l’errore determinato nella prova di ripetibilità non supera 0,3 e;
20% di Max se l’errore determinato nella prova di ripetibilità non supera 0,2 e.
Ulteriori dettagli sulla prova di pesatura con materiali di sostituzione sono riportati al punto A.4.4.5 della
norma EN 45501.
Sono prescritte ulteriori prove:
-
prova di ripetibilità;
prova degli errori di lettura;
prova del carico decentrato;
prova di accuratezza del dispositivo di azzeramento, qualora questo non sia di tipo elettronico;
prova di accuratezza del dispositivo di tara qualora questo non sia di tipo elettronico;
prova di mobilità.
I rinvii alla norma EN 45501 per ciascuna delle seguenti prove costituiscono un semplice riferimento
normativo e le procedure di prova contenute nella suddetta norma non rivestono carattere cogente ai fini
dell’esecuzione della verificazione periodica. Il rispetto di dette procedure costituisce una presunzione di
conformità ai fini di quanto previsto dalla normativa nazionale in materia di verificazione periodica.
Prova di ripetibilità (Punto 3.7.3 della norma EN 45501)
Durante la prova di ripetibilità è necessario prevedere due livelli di carico, 0,5Max e Max; la prova eseguita
ai fini della verificazione periodica viene ripetuta 3 volte.
Per strumenti di portata superiore a 1000 kg la prova può essere eseguita ad un solo livello di carico
prossimo a 0,5Max.
Prova di pesatura (Punto A.4.4.1 della EN 45501)
I carichi di prova devono essere almeno 5 con carico continuativamente crescente e 5 con carico
continuativamente decrescente e valori prossimi alle portate Max, Min ed ad altri tre valori intermedi,
preferibilmente i punti in cui cambia l’errore massimo tollerato (esemplificando per classe III: 500 e, 2000 e,
più un terzo punto a piacere).
Per gli strumenti di portata massima superiore a 1000 kg, ove si impieghi il metodo di sostituzione “con
zavorra”, non si effettua la prova con carico discendente.
Prova di carico decentrato (Punto A.4.7 della norma EN 45501)
Non è possibile limitare il campo di prova; occorre applicare un carico corrispondente a 1/3 della portata
massima (incrementata dall’effetto additivo di tara) in posizione centrale rispetto alla zona considerata; per
strumenti con un numero di appoggi maggiore di 4 deve essere applicata la frazione n/(n-1) su ciascun
punto di appoggio.
Durante la prova di eccentricità il dispositivo di inseguimento dello zero deve essere possibilmente
disattivato o disabilitato applicando sul ricettore di carico una massa sufficiente a superare il campo di
intervento del dispositivo.
In corrispondenza di ciascun punto di prova viene calcolato l’errore, da confrontarsi con emp.
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Prova di accuratezza del dispositivo di zero (Punto A.4.2.3 della norma EN 45501)
E’ effettuata azzerando prima lo strumento e determinando il carico aggiuntivo per il quale l’indicatore passa
da zero ad una divisione superiore allo zero; l’errore è calcolato secondo quanto descritto al punto A.4.4.3
delle norma EN 45501.
Prova di accuratezza del dispositivo di tara (Punto A.4.6 della norma EN 45501)
E’ effettuata qualora il dispositivo non sia di tipo elettronico; dopo aver azionato il dispositivo di tara si opera
come descritto al punto precedente.
Prova di mobilità (punti 3.8 e A.4.8 della norma EN 45501) o prova di sensibilità per gli strumenti ad
equilibrio non automatico (punti 6.1 e A.4.9 della norma EN 45501)
E’ prevista l’effettuazione di tali prove approssimativamente ai carichi Min, 1/2Max e Max.
La prova di mobilità su strumenti ad equilibrio non automatico ed indicazione analogica è effettuata
collocando delicatamente un peso supplementare pari a 0,4 emp quando lo strumento è in equilibrio; il
meccanismo di equilibrio deve assumere una nuova posizione.
Negli strumenti ad equilibrio semiautomatico ed automatico ad indicazione analogica un carico pari a emp
deve provocare uno spostamento corrispondente ad almeno 0,7 volte il valore del sovraccarico (A.4.8 della
EN 45501).
La stessa prova su strumenti ad indicazione digitale è effettuata aggiungendo n volte un piccolo carico, ad
esempio 1/10 d; rimuovendo quindi progressivamente i piccoli carichi finché l’indicazione I diventi I-d;
collocare nuovamente 1/10d ed ancora 1,4d. Deve risultare visualizzato I+d incrementato di una divisione
reale (es: se I=200, poi 190, quindi 210).
Prova di sensibilità degli strumenti ad equilibrio non automatico
Mentre lo strumento oscilla normalmente applicare con un leggero impatto un carico supplementare L=emp;
la distanza lineare tra i punti medi delle letture (prima e dopo l’applicazione del carico), considerata
spostamento permanente dell’indicazione, deve essere superiore a quanto stabilito al punto 6.1 della EN
45501 (A.4.9 della EN 45501).
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APPENDICE 3
Esempio di gestione dei controlli intermedi sui campioni di massa del laboratorio
(non obbligatorio)
Verifica intermedia di un campione viaggiante: Analisi dei dati di tarature successive ed esame dei
risultati
Partendo dal presupposto che per verifica intermedia di un campione viaggiante si intende la capacità di
dimostrare che i dati riportati sul suo certificato di taratura (Valore convenzionale e incertezza estesa) siano
ancora in corso di validità ovvero che rappresentino ancora la riferibilità del campione di massa, una anche
pur semplice procedura operativa di tale verifica non può prescindere dall’essere condotta secondo una
metodologia che arrivi ad esprimere una incertezza estesa dello stesso ordine di grandezza di quella di
taratura stessa.
Un approccio semplificato, che si allontani da tali concetti, con una stima più grossolana dell’incertezza
estesa di controllo falserebbe il controllo stesso aumentando il rischio di non poter evidenziare eventuali
derive del valore convenzionale rispetto alla sua incertezza associata.
Da ciò si desume che, fermo restando il concetto di verifica intermedia, il miglior approccio alla gestione di
tale problematica è quello di confrontare i dati di tarature successive dello stesso campione di massa (che
comunque andrebbero eseguite) e in seconda battuta considerare come parte discriminante di eventuali
difformità anche l’incertezza associata all’unità di formato della bilancia che con quel campione, o con quei
campioni, è stata o dovrà essere tarata.
Per ogni campione di massa l’analisi dei dati di taratura avviene tramite l’errore normalizzato o indice di
compatibilità En calcolato seguendo la procedura di ACCREDIA PG-14-DTed UNI CEI EN ISO/IEC 17043:
En
xrif
U ( xrif
xrif
1
1
xrif
xrif )
1
xrif
(A3-1)
U ( xrif 1 ) 2 U ( xrif ) 2
Dove:
xrif rappresenta il valore convenzionale scaturito dalla taratura
xrif-1 rappresenta il valore convenzionale scaturito dalla taratura precedente
U(xrif) rappresenta l’incertezza estesa di taratura di xrif
U(xrif-1) rappresenta l’incertezza estesa di taratura di xrif-1
Il campione di massa risulta conforme all’utilizzo previsto quando l’indice di compatibilità En è compreso tra i
limiti -1 e 1.
Nel caso in cui la massa non fosse conforme all’utilizzo previsto si procede alla determinazione di un
secondo errore normalizzato mediante il quale si verifica la compatibilità dei dati, rispetto all’incertezza (in
termini di scarto tipo) della migliore unità di formato (uf) della bilancia che può essere tarata con quella
massa campione al netto dell’incertezza di taratura del massa stessa, ovvero se si indica con
u (u f )
u f / 2 3 lo scarto tipo associato all’unità di formato della bilancia sottoposta a taratura, l’indice
di compatibilità diventa:
En (u f )
xrif
2 yrif
1
2
1
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xrif
(A3-2)
yrif 2
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Dove:
yrif
yrif
u (u f )
1
u (u f )
u ( xrif 1 )
u ( xrif )
u ( xrif 1 )
u ( xrif )
1
U ( xrif 1 )
2
(A3-3)
1
U ( xrif )
2
Anche in questo caso, la massa risulta conforme all’utilizzo previsto quando l’indice di compatibilità En(uf) è
compreso tra -1 e 1.
Indipendentemente dall’esito di questa verifica, l’intervallo di taratura dovrà essere diminuito in funzione
delle periodicità del verificarsi di tale evento (in linea di massima, l’intervallo andrebbe dimezzato).
Qualora la verifica dia esito positivo, si ha la ragionevole sicurezza che le variazioni del valore
convenzionale di massa che il campione ha subito non hanno sortito alcun effetto sul risultato delle tarature
di bilance dove si è utilizzata tale massa.
Se l’esito della verifica è negativo è necessario procedere alla taratura dei campioni di massa ed
eventualmente rieffettuare/riemettere i certificati emessi dopo l’ultima verifica con esito positivo e per i quali i
suddetti campioni siano stati utilizzati, utilizzando il nuovo valore scaturito dalla nuova taratura.
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