Wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna)

Wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) służy do określania zawartości wody w substancjach. W przypadku wielu substancji i mieszanin substancji zawartość wody jest ważna dla przydatności do użycia, urabialności lub trwałości. W zależności od celu użytkowania, wartości wilgotności, które są zbyt wysokie lub zbyt niskie, mogą mieć negatywny wpływ. W związku z tym dla wielu surowców i materiałów określono zawartość wilgoci, którą powinny one posiadać aby możliwe było ich przechowywanie lub przetwarzanie np. zboże nie może być przechowywane zbyt wilgotne, aby się nie zepsuło. Ale nie powinno być też zbyt suche, aby łatwo było z nim pracować.

Zawartość wody w substancji jest określana jako wartość bezwzględna lub względna. Obie wartości można przekształcić na siebie. Wilgotność bezwzględną podaje się jako objętość w gramach na litr lub gramach na metr sześcienny lub jako masę w gramach na kilogram. Aby móc łatwiej i szybciej porównać wartości dla różnych ilości próbek, bardzo często stosuje się informacje względne w procentach masy lub objętości. Przy tych wartościach względnych należy zwrócić uwagę, aby określić, czy procent odnosi się do całkowitej masy próbki, czy do suchej masy. Wartości porównawcze są często określane w normach materiałowych. Wiele modeli urządzeń typu wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) ma krzywe pomiarowe dla niektórych materiałów. Niektóre urządzenia wyświetlają również przybliżone oceny, aby ułatwić interpretację odczytów.

Wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) - podział ze względu na stan badanej substancji
Wilgotnościomierz to urządzenia które możemy ogólnie podzielić na: wilgotnościomierz do pomiaru wilgotności w: gazach, cieczach, ciałach stałych lub materiałach sypkich. Wilgotnościomierz do gazów jest często określany jako mierniki wilgotności lub higrometry. W przypadku gazów zdolność pochłaniania wilgoci jest silnie uzależniona od temperatury. Dlatego wilgotnościomierz powietrza i innych gazów zawsze rejestrują wilgotność i temperaturę. W przypadku substancji gazowej wartość procentowa wilgotności względnej zawsze odnosi się do maksymalnej zawartości pary wodnej, jaką można osiągnąć w danej temperaturze. Specjalne przyrządy do pomiaru wilgotności umożliwiają określenie zawartości wody w oleistych cieczach. Jest to ważne nie tylko w przypadku surowców do procesów produkcyjnych, ale także w przypadku olejów silnikowych, przekładniowych i hydraulicznych.

Wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) - pomiar wilgotności metodą grawimetryczną lub metodą suszenia.
Grawimetryczny oznacza ważenie w celu określenia masy, a Darren oznacza suszenie próbek. Masa zmniejsza się w wyniku usunięcia wody, dzięki czemu porównując masy przed i po suszeniu można określić, ile wody zawierała próbka. Ta metoda oznaczania zawartości wilgoci może być stosowana w przypadku dużej liczby materiałów. Służy również jako metoda referencyjna dla wilgotnościomierza, który działa według innych metod. Ponieważ podczas podgrzewania niektórych materiałów nie tylko zmagazynowana woda, ale także inne składniki mogą odgazowywać, dla tych materiałów należy wybrać niższą temperaturę. Normy zwykle określają temperaturę, w jakiej powinien odbywać się proces suszenia materiału.

Jeśli proces suszenia wykonano prawidłowo, różnica między masą początkową, a masą suchą jest wagą odparowanej wody. Tę ilość można teraz ustawić w odniesieniu do masy całkowitej lub masy suchej.

Oto przykład: próbka o masie 100 gramów jest suszona, aż masa spadnie do 75 gramów, a potem nie dalej. Różnica 25 gramów oznacza wilgotność względną 25 procent w przeliczeniu na całkowitą masę, ale wilgotność względną 33 procent w przeliczeniu na suchą masę. Dlatego podczas korzystania z wyników bardzo ważne jest, aby wiedzieć, czy wartości porównawcze użyte do orientacji odnoszą się do całości, czy do suchej masy.

Metoda suszenia jest pomiarem niszczącym, wymagającym stosunkowo długiego oczekiwania na wynik. Próbki należy zatem dobierać ze szczególną starannością. Istnieją specjalne wilgotnościomierze do metody wypalania, w których waga jest połączona z komorą grzewczą. Te wagi do suszenia upraszczają proces i ocenę pomiaru. Jednak ze względu na wielkość komory suszenia nadają się one zazwyczaj tylko do bardzo małych ilości próbek.

Wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) - pomiar wilgotności budynków i drewna
W wielu zastosowaniach oznaczanie wilgotności drewna i materiałów budowlanych musi być szybkie, nieskomplikowane i nieniszczące. Dlatego istnieje wiele mierników typu wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna), które nie określają zawartości wilgoci bezpośrednio, ale pośrednio za pomocą zmiennych zależnych od wilgotności. Ponieważ na te głównie elektryczne mierzone zmienne ma również wpływ struktura materiału i skład materiałów, rzeczywiste zmierzone wartości nie wskazują bezpośrednio bezwzględnej lub względnej wartości wilgotności. Wyświetlane wartości pozwalają jednak bardzo szybko zidentyfikować obszary o podwyższonej wilgotności, nawet w przypadku materiałów, których skład nie jest znany. Dzięki wielokrotnym pomiarom rozłożonym w czasie mierniki te pozwalają również stwierdzić, czy wartości wilgotności rosną, czy maleją.

Jednak w takich urządzeniach typu wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) można przechowywać również krzywe charakterystyczne dla określonych gatunków drewna czy materiałów budowlanych. Wymaga to wystarczającej liczby próbek o znanej wilgotności. Odpowiednia zawartość wilgoci w materiale jest następnie przypisywana do każdej wartości pomiarowej specyficznej dla materiału na krzywych charakterystycznych. Istnieją krzywe charakterystyczne, które zostały wyznaczone dla większych grup materiałów, ale także takie, które odnoszą się bardzo konkretnie do konkretnego materiału lub gatunku drewna. Przed pomiarem takim urządzeniem typu wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) należy najpierw wybrać odpowiednią charakterystykę. Zmierzona wartość jest następnie porównywana z charakterystyką, a urządzenie wyświetla powiązaną wartość wilgotności.

Wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) – mobilne urządzenia do biomasy takiej jak np. słoma, siano, trociny, zrębki, drewniane pelety
Wilgotność biomasy ma kluczowe znaczenie dla jej trwałości i przetwarzalności. Wilgotnościomierz jest zatem często używany do sprawdzania zawartości wody. Biomasa już z natury zawiera mniej lub więcej wody. Dlatego zawartość wody jest już brana pod uwagę przy wyborze terminu zbioru lub ścinki. Jednak biomasa może również ponownie wchłaniać wilgoć po wyschnięciu, na przykład w wyniku opadów atmosferycznych lub wysokiej wilgotności. Dlatego podczas składowania biomasy należy zwracać uwagę nie tylko na aktualną wilgotność materiału, ale również na temperaturę i wilgotność w miejscu składowania. W zależności od klimatu otoczenia magazynowany towar będzie wchłaniał lub oddawał wilgoć do momentu ustalenia się równowagi wilgoci. Jeśli nie ma już wymiany, została osiągnięta równowagowa zawartość wilgoci typowa dla materiału dla odpowiednich warunków środowiskowych. Dopóki materiał oddaje wilgoć, wilgotność powietrza występującego w bezpośrednim sąsiedztwie oraz w szczelinach między materiałem, a materiałem luźno wysypanym lub ułożonym warstwowo jest wyższa niż w otoczeniu. Im bardziej wilgotność składowanego materiału przewyższa wilgotność otoczenia, tym wyższa jest wilgotność materiału.

W przypadku słomy i siana do kontroli wilgotności i temperatury często stosuje się wilgotnościomierz zasilany bateriami ze stabilną lancą przebijającą. Mierzą one tylko na końcu sondy penetracyjnej, dzięki czemu pomiary można bez problemu wykonywać na różnych głębokościach. Niektóre prasy belujące mają już wbudowany wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna), który określa wilgotność beli natychmiast podczas procesu prasowania. Jeśli wilgotność świeżo sprasowanej beli jest zbyt wysoka, można od razu podjąć decyzję, czy proces ma zostać przerwany, czy też bele zbyt wilgotne mają zostać wysuszone.

Wilgotnościomierz służy również do sprawdzania wilgotności trocin, które mają być wykorzystane jako opał, ściółka lub surowiec. Podczas przechowywania należy zwrócić uwagę na to, aby zrębki były przechowywane w stanie wilgotnym lub suchym, w zależności od ich późniejszego wykorzystania i rodzaju transportu np. do palenia można używać tylko wystarczająco suchych zrębków. Podczas przetwarzania na płytę wiórową, brykiet drzewny lub pelety do suchych zrębków można dodawać wodę bez większego wysiłku, natomiast zrębki zbyt wilgotne należy suszyć.

W przypadku paliw wykonanych z drewna lub innych włókien naturalnych, takich jak zrębki i pelety, dostępne są różne modele urządzenia typu wilgotnościomierz, za pomocą których można szybko i łatwo sprawdzić zawartość wody. Wiele z tych mierników typu wilgotnościomierz ma komorę pomiarową wypełnioną próbką materiału do pomiaru. Inne modele mają czujnik na długiej lancy, dzięki czemu można również sprawdzić wilgotność wewnątrz zasobników na zrębki lub pelet. Wilgotnościomierze te umożliwiają bardzo szybkie sprawdzenie dostarczonego lub składowanego materiału w różnych punktach i na różnych głębokościach przy niewielkim wysiłku.

Wilgotnościomierz (wilgotność bezwzględna) - kalibracja
Wilgotnościomierz do ziarna pomaga nie tylko określić czas zbioru i monitorować składowane ziarno. Wilgotnościomierz ten jest również wykorzystywany do zapewnienia uczciwych warunków przy zakupie i sprzedaży zboża. Nie chodzi tylko o to, że cena danej ilości zboża nie powinna wzrosnąć z powodu wagi dodatkowej wody. Jeśli dostarczane ziarno jest zbyt wilgotne, ponoszone są również koszty związane z suszeniem, aby można było bezpiecznie przechowywać ziarno. Koszty te są również brane pod uwagę przy zakupie dlatego wilgotnościomierz, który służy do określania zawartości wilgoci przy ustalaniu cen, musi zostać skalibrowany.

Wilgotnościomierz, który jest używany tylko w domu, nie musi być kalibrowany. Zaleca się jednak ich regularne kalibrowanie lub porównywanie ze zweryfikowanymi urządzeniami, aby mieć pewność, że odczyty są wystarczająco dokładne.

Wilgotnościomierz do pomiarów inline
Do pomiarów w bieżących procesach produkcyjnych, suszarniczych lub magazynowych dostępne są urządzenia typu wilgotnościomierz, których czujniki są na stałe zainstalowane w systemach i wokół których materiał często przepływa bezpośrednio. Wilgotnościomierz ten jest zwykle parametryzowane bezpośrednio dla materiału i warunków na miejscu. W przypadku pomiarów inline nie trzeba pobierać próbek, a pomiary nie mają wpływu na materiał. Dane pomiarowe mogą być przekazywane bezpośrednio do urządzeń sterujących lub systemów sterowania procesem. Umożliwia to w razie potrzeby automatyczne definiowanie warunków suszenia w zależności od aktualnie zmierzonej wilgotności lub dostosowanie ilości wody potrzebnej do kolejnych procesów bezpośrednio do zawartości wilgoci.