Nell'ambiente di forgiatura, polveri metalliche e prodotti di combustione si interpongono nel percorso ottico tra sensore e target, attenuando il segnale infrarosso ricevuto. Un pirometro monocromatico standard interpreta questa riduzione del segnale come una temperatura più bassa, generando errori di misura anche significativi. Il pirometro ratio calcola invece la temperatura dal rapporto tra i segnali su due lunghezze d'onda vicine: se l'attenuazione agisce in modo simile su entrambi i canali - come avviene con polveri e fumi - il rapporto rimane stabile e la lettura non viene alterata. In ambienti con contaminanti ottici variabili e imprevedibili, come una linea di forgiatura, questa compensazione automatica è determinante per l'affidabilità della misura.
La produzione di ruote ferroviarie - destinate sia ai carri merci che alle locomotive - è un processo multifase che richiede il controllo preciso della temperatura dell'acciaio in ogni stadio. Prima dell'operazione di punzonatura, che ricava il foro per l'asse, la ruota deve aver raggiunto una temperatura compresa tra 800 e 1300°C: valori fuori range - in eccesso o in difetto - causano danni strutturali irreversibili al pezzo, con conseguente scarto e implicazioni dirette sulla sicurezza della circolazione ferroviaria. La misura in questo contesto presenta due criticità specifiche: il punto di misura sul nocciolo della ruota ha un diametro di circa 25 mm e si trova a circa 4 metri dal sensore; l'ambiente è caratterizzato da temperature ambientali fino a 55°C, polveri metalliche e prodotti di combustione che si interpongono nel percorso ottico, attenuando il segnale infrarosso e rendendo inaffidabili sia i metodi di misura a contatto che i pirometri monocromatici standard.
La soluzione: pirometria ratio per compensare le attenuazioni
ottiche
Il pirometro bicolore, detto anche pirometro ratio, calcola
la temperatura dal rapporto tra i segnali rilevati su due lunghezze d'onda
vicine, anziché dal valore assoluto di una sola banda spettrale. Questo
principio rende la misura intrinsecamente resistente alle variazioni di
emissività e, soprattutto, alle attenuazioni del segnale causate da polveri,
fumi e contaminanti ottici: se il segnale si riduce in ugual misura su
entrambi i canali, il rapporto rimane stabile e la lettura di temperatura
non viene alterata. Per questa applicazione nella
forgiatura dell'acciaio, i
pirometri ratio con canale video integrato offrono un
ulteriore vantaggio: il targeting visivo del punto di misura - visualizzato
in tempo reale sul sistema di controllo - consente di posizionare con
precisione lo spot sul nocciolo della ruota a 4 metri di distanza, senza
ambiguità di puntamento. L'uscita analogica 4-20 mA si integra direttamente
con i sistemi PLC esistenti, senza modifiche all'impianto di automazione.
Caratteristiche tecniche e condizioni operative
I pirometri bicolore con
sighting video per applicazioni di forgiatura operano in bande spettrali di
circa 1,35-1,75 µm per range 250-1400°C, o
0,8-1,1 µm per range 550-3500°C, con un
tempo di risposta di 1 ms che garantisce la reattività
necessaria anche in presenza di variazioni rapide della temperatura. Il
rapporto ottico raggiunge valori fino a 150:1, sufficiente per misurare
un target da 25 mm a 4 metri di distanza con ampio margine. La temperatura
ambientale di esercizio arriva fino a 65°C nella configurazione standard;
per condizioni ancora più severe è disponibile un accessorio di
spurgo aria che mantiene l'ottica pulita e preserva
l'accuratezza della misura nel tempo. L'uscita 4-20 mA garantisce la
compatibilità diretta con i principali sistemi PLC industriali.
Vantaggi operativi e continuità metrologica
Il controllo preciso della temperatura nella fase di forgiatura riduce
significativamente il rischio di difetti strutturali nelle ruote ferroviarie,
componente critico per la sicurezza dell'intera infrastruttura di trasporto.
Rispetto ai metodi di misura a contatto, il pirometro IR elimina l'usura
da contatto e i relativi costi di manutenzione, operando in modo continuativo
senza interruzioni del ciclo produttivo. La compensazione automatica delle
attenuazioni del segnale garantisce affidabilità dei dati anche nelle fasi
più critiche del processo, quando la presenza di fumi e polveri è più
intensa. La continuità metrologica rispetto ai sensori ratio precedentemente
in uso semplifica la validazione del processo e il mantenimento della
conformità ai requisiti di qualità applicabili alla produzione di componenti
ferroviari.
