Calibrazione di un apparato per la misura della conducibilità termica di materiali isolanti secondo il principio della piastra calda

La continua introduzione sul mercato di nuove tipologie di isolanti termici e la necessità di produttori e progettisti di certificare le caratteristiche termiche dei materiali per rispondere alle esigenze di risparmio energetico negli edifici e ai dettami della normativa vigente, rendono interessante la messa a punto di strumentazioni da parte dei laboratori di ricerca per caratterizzare tali materiali. La grandezza che meglio si presta a rappresentare la capacità isolante di un materiale è convenzionalmente la conducibilità termica. La conoscenza di questa proprietà è fondamentale nel contesto ingegneristico ed architettonico, in quanto permette di analizzare e determinare il comportamento dei materiali in relazione alla trasmissione del calore. L’indipendenza dallo spessore del materiale e la facilità con cui si presta a rappresentare gli scambi termici per conduzione fanno di questo parametro uno standard nelle certificazioni. Tra le varie metodologie di misura della conducibilità termica risulta di particolare interesse nel campo dei materiali isolanti da costruzione il metodo assoluto della piastra calda con anello di guardia (GHP, Guarded Hot Plate). Tale procedura è ampiamente consolidata e regolata da normative tecniche che raccomandano in maniera dettagliata ciascun aspetto dell’apparato e della metodologia di misura, infatti, esistono strumenti di misura a piastra calda commerciali. Tuttavia, la conoscenza approfondita da parte dei laboratori di ricerca degli apparati per la misura delle proprietà termiche di materiali isolanti è una prerogativa essenziale per affrontare lo studio di prodotti innovativi, che necessitano di dover operare in condizioni non standard di misura. Nella metà degli anni ottanta per motivi legati al comportamento termico di materiali compositi, l’Università La sapienza di Roma ha deciso di realizzare un nuovo conduttimetro che consentisse anche misure della conducibilità termica equivalente di provini sottoposti a pressione variabile [1-3]. Da allora sono state progettate e realizzate apparecchiature per la misura della conducibilità che hanno consentito, negli anni, di risolvere problemi di vario tipo come ad esempio la misura della conducibilità equivalente di cavi utilizzati nei grandi ponti sospesi. In particolare, la ricerca condotta ha portato a realizzare apparecchiature non reperibili sul mercato, ma dotate di notevole livello di affidabilità e precisione, sempre utilizzando il metodo della piastra calda con anello di guardia. In questo articolo si presenta l’attività di manutenzione ed upgrading condotta dall’Università di Perugia e di Roma “Sapienza” su un apparato esistente a singolo provino. L’attento studio condotto sulle varie parti dell’apparato, che è stato concepito e costruito circa 10 anni fa nei laboratori dell’allora Dipartimento di Fisica tecnica dell’Università di Roma “La Sapienza”, ha condotto a un processo di ammodernamento di alcuni componenti e di miglioramento della metodologia di regolazione, acquisizione ed elaborazione dei dati, al fine di effettuare misure di conducibilità termica con maggiore accuratezza