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Il principio di funzionamento su cui si basa un opacimetro per la misura dell'assorbimento ottico del fumo, consiste nell'attenuazione dell'intensità di un fascio luminoso collimato, causato dall'assorbimento della concentrazione gassosa del fumo e dall'effetto di irraggiamento. Una sorgente luminosa e una lente focalizzante producono un fascio luminoso collimato che attraversa il centro della colonna di fumo, dove parte della luce è assorbita o irradiata dalla concentrazione fumosa, riducendo perciò l'intensità luminosa che raggiunge il ricevitore formato da una lente focalizzante e da una fotocellula o fotodiodo a seconda della natura della sorgente luminosa. Dalla misura dell'intensità luminosa assorbita dalla colonna di fumo si risale al calcolo della sua opacità. Fra le varie tecniche e le differenti strumentazioni per la determinazione del coefficiente di assorbimento, le presenti norme prendono in considerazione soltanto i mezzi e le tecniche (afflusso totale o parziale) relative all'analisi del campione estratto dal tubo di scarico di un veicolo a motore. Il gas da misurare deve trovarsi in un contenitore la cui superficie interna non sia riflettente. 2 DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO Lo strumento deve essere realizzato in modo tale da permettere il prelievo e la successiva misurazione del coefficiente di assorbimento luminoso del gas di scarico emesso da un veicolo a motore ad accensione spontanea in accelerazione libera. I componenti principali dello strumento devono essere i seguenti: - sonda di prelievo; - tubo flessibile di raccordo fra la sonda e l'apparato di misura; - camera di fumo; - sorgente luminosa; - ricevitore di luce; - indicatore di misura; - dispositivo elettrico/elettronico per la visualizzazione del valore letto; 2.1 SONDA DI PRELIEVO La sonda di prelievo consiste in un tubo avente un'estremità aperta che viene inserita nel tubo di scarico del veicolo e mantenuta in posizione da un dispositivo di fermo. La superficie trasversale della sonda dovrà essere almeno pari al 5% di quella del tubo di scarico, qualora si tratti di prelevamento parziale e almeno pari alle dimensioni del tubo di scarico per opacimetri a flusso totale, per evitare fenomeni di turbolenza che potrebbero influenzare la misura del coefficiente di assorbimento, per cui durante il prelievo la sonda deve trovarsi in una sezione dove la distribuzione del fumo sia pressocchè uniforme. Se viene utilizzata una prolunga la sonda deve essere posta in modo che si debbano evitare le infiltrazioni di aria nel punto di giunzione. 2.2 TUBI DI RACCORDO I tubi di raccordo all'opacimetro devono essere corti il più possibile. Il tubo deve presentare una pendenza ascendente dal punto di prelievo all'opacimetro; si devono evitare gomiti ad angolo acuto nei quali potrebbe accumularsi la fuliggine o altri residui che potrebbero compromettere la valutazione. Una valvola di "by-pass" può essere prevista a monte dell'opacimetro per isolarlo dal flusso di gas di scarico quando non vengono effettuate le misurazioni. 2.3 CAMERA DI FUMO La geometria della camera di fumo e le altre caratteristiche dell'opacimetro devono essere tali che nelle condizioni di funzionamento a regime stabilizzato, la camera di fumo sia riempita da fumo ad opacità pressocchè uniforme. L'effetto residuo di dispersione della luce sul ricevitore dovuto alla riflessione o agli effetti della diffusione, dovrà essere ridotto al minimo (ad esempio con il trattamento sulle superfici interne con vernice nera opaca ovvero prodotti adatti allo scopo). Qualora non tutte le superfici siano trattate con tali prodotti oppure il fascio luminoso non collimi secondo quanto previsto al punto 2.5 la disposizione dei dispositivi ottici deve essere tale che il combinato effetto della diffusione e della riflessione non superi una unità della scala lineare quando la camera di fumo è riempita da un fumo con coefficiente di assorbimento prossimo al valore di centro scala. 2.4 SORGENTE LUMINOSA. La sorgente di luce dovrà essere costituita da una lampada ad incandescenza con una colorazione di temperatura tra 2800 a 3250 K›, ovvero da una luce di colore verde emessa da un diodo LED con un picco di spettro tra 550 e 570 nm (5500-5700 Angstrom). 2.5 RICEVITORE DI LUCE Il ricevitore di luce sarà costituito da una cellula fotoelettrica con una risposta spettrale simile alla curva fotopica di un occhio umano (massima risposta nel campo tra 550 e 570 nm. , meno del 4% di questa risposta massima al di sotto di 430 nm. e al di sopra di 680 nm.), ovvero da un fotodiodo quando come sorgente luminosa viene usato un diodo a luce verde. Sia la sorgente di luce che il ricevitore devono essere progettati in modo che: - i raggi del fascio di luce siano paralleli (si potrà ammettere un angolo di incidenza al massimo di 3 gradi); - il ricevitore non sia affetto dalla riflessione diretta ed indiretta dei raggi di luce con un angolo di incidenza maggiore di 3 gradi. Il circuito elettrico che comprende l'indicatore di misura deve essere costruito in modo che la corrente d'uscita della cellula fotoelettrica o del fotodiodo sia una funzione lineare dell'intensità della luce ricevuta nell'intervallo delle temperature di funzionamento del dispositivo ricevitore. 2.6 INDICATORE DI MISURA L'indicatore di misura dell'opacimetro deve avere due scale di misura, una in unità assolute di assorbimento luminoso da 0 a (infinito) m (-1) e l'altra lineare da 0 a 100%; le due scale di misura si estendono da 0, per un flusso luminoso totale, sino al massimo della scala per l'oscuramento completo. Il coefficiente di assorbimento luminoso K è calcolato mediante la formula Parte di provvedimento in formato grafico L = tragitto effettivo dei raggi luminosi attraverso il gas da misurare. Tale valore di L deve essere fornito dal costruttore e verificato con metodo di confronto con un opacimetro di riferimento dotato di camera di fumo di cui si conosca la lunghezza effettiva. La relazione fra la scala lineare da 0 a 100 e la scala del coefficiente d'assorbimento è data dalla formula: -1 K = ---- X Ln (1-N/100) L dove N rappresenta la lettura della scala lineare e K il corrispondente valore di riferimento. 2.7 AZZERAMENTO E VERIFICHE Deve essere possibile l'azzeramento dell'indicatore dell'opacimetro quando la camera di misura è riempita con aria pulita. La deriva dello zero non dovrà risultare maggiore del 2% f.s. dopo un'ora di funzionamento senza che vengano effettuate misure di fumosità. Un controllo intermedio dovrà essere effettuato con uno schermo o filtro ottico perpendicolare al fascio luminoso che rappresenta un gas con coefficiente di assorbimento conosciuto K, misurato secondo quanto previsto al punto 2.6 e compreso fra 1.6 m e 1.8 m, ovvero con opacità di circa il 50% in scala lineare.