MCA Strumentazione Industriale – Pirometro a fibra ottica per induzione e ambienti EM
Pirometro a fibra ottica con testa di misura in acciaio inox separata dall'elettronica — per indurimento ad induzione, vacuum furnace, MOCVD semiconduttori, ambienti con campo elettromagnetico intenso, alta temperatura ambiente (fino a 220°C sulla testa) o vincoli di installazione
Fiber optic pyrometer / pirometro fibra ottica
Tre situazioni industriali rendono inservibile un pirometro fisso standard: campo elettromagnetico intenso (indurimento ad induzione di billette e ingranaggi, MOCVD per crescita di film sottili semiconduttori, MBE — l'elettronica viene disturbata o crashata); temperatura ambiente troppo alta (vacuum furnace, forni rotanti, zone in prossimità diretta di bruciatori — l'elettronica eccede i 60-70°C di soglia massima); vincoli di installazione estremi (spazi ristretti tra gli avvolgimenti di una bobina, accesso solo attraverso un foro di 8-10 mm, ambiente in pressione, zone ATEX).
La risposta tecnica è il pirometro a fibra ottica: una testa di misura piccola in acciaio inox (passiva, senza elettronica) viene installata vicino al bersaglio, raccoglie la radiazione termica e la trasmette via cavo in fibra ottica armato in metallo all'elettronica remota in armadio. La fibra ottica è un mezzo non metallico che non viene disturbato dai campi elettromagnetici; la testa resiste a temperatura ambiente fino a 220°C sull'inox; il cavo armato è robusto a urti, vibrazioni, taglio.
Il sito del produttore descrive l'MCA-FOT-6 come strumento "che fornisce misura accurata di bersagli ostruiti da fumo, vapore o particolato, o che sono in movimento o più piccoli del campo visivo del pirometro", e l'MCA-FOT-8 come strumento che "permette la misura del bersaglio in ambienti industriali severi che sono inaccessibili, molto caldi, o localizzati in campi elettromagnetici intensi". Due famiglie complementari per le applicazioni più estreme del catalogo MCA.
Tre componenti distinti collegati tra loro: la testa di misura vicino al bersaglio, il cavo in fibra ottica armato, l'elettronica remota nell'armadio. Capire come si dividono i ruoli aiuta a progettare correttamente l'installazione.
Cilindro in acciaio inox AISI 304/316, diametro tipico 25-30 mm, lunghezza 100-150 mm. Contiene solo l'ottica passiva (lente + collimatore + accoppiatore alla fibra) e il connettore meccanico. Nessuna elettronica, nessuna alimentazione, nessun conduttore elettrico vicino al bersaglio. Resiste a temperatura ambiente fino a 220°C senza raffreddamento, oltre 350°C con water cooling jacket integrato.
Cavo composito con nucleo in silice fusa di alta purezza per trasmissione della radiazione termica (banda 0,4-2,5 µm), avvolto in guaina protettiva e armatura in metallo (acciaio inox o ottone) per resistenza meccanica. Diametro 6-10 mm, raggio di curvatura minimo 50 mm. Lunghezza standard 5-10 m, configurabile fino a 30 m. Connettori a entrambe le estremità per installazione e manutenzione.
Modulo elettronico installato in armadio a temperatura ambiente ≤60°C. Contiene il detector IR (InGaAs o silicio in funzione della banda), l'amplificatore, l'ADC, il processore, le uscite analogica 4-20 mA + digitale RS-485, gli alarm setpoint. Display LED integrato per parametrizzazione locale. Alimentazione 24 VDC.
L'elettronica può quindi stare a decine di metri dal bersaglio caldo o dal campo elettromagnetico, in armadio elettrico standard, con accessibilità per manutenzione e parametrizzazione — mentre la testa lavora nelle condizioni più severe che il processo presenta.
La linea MCA-FOT è composta da due famiglie complementari, ognuna per uno scenario applicativo specifico.
Versione standard, 4 sottomodelli, range 400-3000°C
È la famiglia più richiesta del catalogo MCA-FOT, descritta dal sito del produttore come "misura accurata di bersagli ostruiti da fumo, vapore o particolato, o che sono in movimento o più piccoli del campo visivo del pirometro". Quattro sottomodelli per coprire range complementari da forge a fonderia.
I 4 sottomodelli:
MCA-FOT-6H1 400 ÷ 1400°C, banda 1-1,7 µm — per indurimento ad induzione acciai, ricottura, smelting di baseMCA-FOT-6H2 600 ÷ 1800°C, banda 1-1,7 µm — per forgia, induzione billette acciaio, fonderia ghisaMCA-FOT-6H3 800 ÷ 2200°C, banda 0,4-1,1 µm — per fonderia leghe alte, ferro fuso, applicazioni siderurgiche estremeMCA-FOT-6H4 1000 ÷ 3000°C, banda 0,4-1,1 µm — per grafite, sinterizzazione tecnica, vacuum furnace alta T, R&D metallurgicoVersione per ambienti estremi
Famiglia dedicata agli scenari più severi. Descritta dal sito del produttore come strumento che "permette la misura del bersaglio in ambienti industriali severi che sono inaccessibili, molto caldi, o localizzati in campi elettromagnetici intensi". Costruzione rinforzata, accessori avanzati di raffreddamento.
Caratteristiche specifiche:
MCA-FOT-8 600 ÷ 3000°C, banda 0,7-1,7 µm — alta temperatura ambiente sulla testa
I tre componenti dell'MCA-FOT: la testa di misura in acciaio inox installata vicino al bersaglio (sinistra), il cavo in fibra ottica armato in metallo (centro), l'elettronica remota in armadio con display LED, uscite 4-20 mA e RS-485 (destra). La fibra trasporta solo radiazione luminosa, non segnali elettrici.
La fibra ottica è la scelta giusta in 5 situazioni specifiche. Per applicazioni "normali" (ambiente controllato, no EM, temperatura ambiente moderata) il pirometro fisso MCA-IRT è più semplice da installare e mantenere.
| Situazione | Pirometro fisso MCA-IRT | Pirometro fibra ottica MCA-FOT |
|---|---|---|
| Indurimento ad induzione | Inadatto — campo EM disturba elettronica | Soluzione obbligata |
| Vacuum furnace (trattamento aerospace) | Non installabile su vuoto | Feedthrough ottico stagno |
| MOCVD / MBE semiconduttori | RF/EM intenso disturba elettronica | Fibra immune a campi RF |
| Temperatura ambiente 100-220°C | Solo con water cooling jacket | Testa resiste nativamente |
| Spazi ristretti (es. avvolgimenti bobina) | Pirometro fisso completo non sta | Testa Φ25 mm si installa |
| Zone ATEX a rischio esplosione | Richiede certificazione completa elettronica | Testa passiva, elettronica fuori zona |
| Misura continua su forni 24/7 | Standard di mercato | Anche fibra ottica |
| Ambiente normale, no EM, T ≤ 60°C | Più semplice e economico | Sovradimensionato |
| Distanza testa ↔ elettronica > 30 m | No limite (cavo elettrico) | Attenuazione segnale luminoso oltre 30 m |
| Costo strumento | Più economico (componenti integrati) | Superiore (cavo fibra + testa custom) |
In sintesi: fibra ottica dove serve assolutamente (induzione, vacuum, ambienti estremi); fisso standard in tutti gli altri casi. La differenza di costo si giustifica solo dove l'applicazione richiede tecnicamente la fibra.
Caratteristiche differenzianti rispetto ai pirometri a fibra ottica tipici del mercato italiano (Tempsens AST 250/450 FO-PL, IF510, Impac/Advanced Energy ISR 12-LO, Optris CTfiber).
L'MCA-FOT-6 copre 400-3000°C su 4 sottomodelli (H1, H2, H3, H4). Permette di dimensionare lo strumento esattamente sul range applicativo, senza sovradimensionamento. Confronto: molti competitor offrono 2-3 modelli a range più stretto, costringendo a compromessi.
La testa di misura in acciaio inox AISI 304/316 resiste a temperatura ambiente fino a 220°C senza raffreddamento attivo. Oltre, è disponibile water cooling jacket integrato che estende a 350-400°C. Lavora dove gli altri pirometri standard non possono installarsi.
Il cavo non è la singola fibra ottica liscia di molti competitor: è composito con armatura in acciaio inox o ottone, protezione contro urti meccanici, taglio, schiacciamento. Adatto per ambiente siderurgico e di fonderia dove il cavo subisce stress continuo.
Ottica standard D:S 160:1. A 1 metro di distanza dalla testa lo spot è di 6 mm; a 50 cm di 3 mm. Configurazioni custom su richiesta per applicazioni speciali (es. close focus per misura tra avvolgimenti bobina con bersaglio a pochi cm).
L'MCA-FOT-8 è disponibile in versione ATEX certificata per zone a rischio esplosione. La testa è intrinsecamente compatibile (passiva, no conduttori elettrici); l'elettronica va posizionata fuori zona o in armadio certificato. Documentazione di conformità completa fornita su richiesta.
L'elettronica remota dell'MCA-FOT ha le stesse uscite dei pirometri fissi MCA-IRT: 4-20 mA isolato, RS-485 Modbus RTU, 2 alarm setpoint, display LED, alimentazione 24 VDC. Integrazione con PLC o SCADA senza differenze rispetto a un pirometro fisso standard.
Installazione tipica del MCA-FOT-6H1 su sistema di indurimento ad induzione: la testa è montata tra gli avvolgimenti della bobina (campo EM intenso a 10-200 kHz), il cavo armato si dirige verso l'armadio elettrico, l'elettronica remota integra il segnale con il PLC di controllo del processo di tempra superficiale.
Dove la fibra ottica è la scelta tecnicamente giusta. Le applicazioni più frequenti sui clienti italiani sono queste.
Tempra superficiale di ingranaggi, alberi a camme, bielle, sedi cuscinetti, perni. Campo EM ad alta frequenza, bersaglio a 800-1200°C, spazio ristretto tra avvolgimenti bobina.
→ MCA-FOT-6H1Crescita di film sottili composti (GaN, GaAs, InP, SiC) per LED, LASER, transistor di potenza. Reattore con RF di processo, temperatura wafer 700-1300°C.
→ MCA-FOT-6H1, FOT-6H2Trattamento termico di superleghe Inconel, Waspaloy, Hastelloy, leghe titanio per aerospace e gas turbine. Feedthrough ottico stagno, temperatura 800-1600°C.
→ MCA-FOT-6H2Riscaldamento ad induzione di billette acciaio prima della pressa di forgia. Temperatura 1000-1300°C, bobina di induzione ad alta potenza.
→ MCA-FOT-6H2Misura temperatura ferro fuso in canale di colata di fonderia. Bersaglio in movimento, emissività bassa e variabile, ambiente con vapore e fumi.
→ MCA-FOT-6H3Processi chimici con riscaldamento dielettrico/microonde, dove l'elettronica standard subisce interferenze da generatori RF di processo.
→ MCA-FOT-6H1Brasatura forno vacuum di componenti aerospace e medical device. Atmosfera vuoto + alta temperatura + leghe critiche con tolleranze strette.
→ MCA-FOT-6H2Saldatura ad induzione di tubi e profili, riscaldamento ad induzione per espansione tubi. Bersaglio in movimento, bobina di induzione.
→ MCA-FOT-6H1Sinterizzazione di metallurgia delle polveri, ceramiche tecniche, MIM (metal injection molding). Pressione alta + temperatura alta + accesso limitato.
→ MCA-FOT-6H4Forni rotanti per cemento, refrattari, calcinazione, dove l'accesso al bersaglio è solo attraverso un foro stretto e l'elettronica non può stare vicino.
→ MCA-FOT-6H3, FOT-8Laboratorio di sviluppo trattamenti termici, ricerca su leghe nuove, prove pilota di sinterizzazione fino a 3000°C. Setup flessibile con testa mobile.
→ MCA-FOT-6H4Monitoraggio temperatura zone di saldatura/taglio laser di alta potenza. Riflessioni laser pericolose per elettronica standard.
→ MCA-FOT-6H2
MCA-FOT-6H1 su reattore MOCVD per crescita epitassiale di GaN/GaAs: la testa è installata attraverso una flangia di accesso al wafer susceptor (temperatura 700-1300°C), il cavo armato esce dalla zona di processo immune ai campi RF di riscaldamento induttivo del susceptor, l'elettronica resta in armadio elettrico standard fuori dalla camera. Banda 1-1,7 µm compatibile con finestre di accesso in quarzo.
MCA-FOT-6H2 su vacuum furnace per trattamento termico di superleghe aerospace: la testa è collegata via feedthrough ottico stagno alla camera in vuoto, il cavo armato esce attraverso l'armadio dei feedthrough, l'elettronica resta in armadio elettrico standard a 25°C. Range tipico 800-1600°C per solubilizzazione e invecchiamento di superleghe nichel-base.
Specifiche di riferimento del MCA-FOT-6H2, configurazione più richiesta del catalogo. MCA-FOT-6H1/H3/H4 e MCA-FOT-8 hanno specifiche analoghe con range, banda e ottica adattati.
| Famiglia | MCA-FOT — Pirometri a fibra ottica (2 famiglie: FOT-6 standard, FOT-8 ambienti severi) |
| Modello di riferimento | MCA-FOT-6H2 |
| Range temperatura bersaglio | 600 ÷ 1800°C (variabile per sottomodello) |
| Banda spettrale | 1-1,7 µm (vicino-IR, dedicata metalli e alte T) |
| Tipo trasmissione | Fibra ottica multimode in silice fusa, banda 0,4-2,5 µm |
| Accuratezza | ±0,5% del valore di fondo scala |
| Ripetibilità | 0,3% FS |
| Response time | 5 ms (configurabile fino a 1 s tramite filtro digitale) |
| Rapporto D:S | 160:1 standard (configurabile su richiesta) |
| Materiale testa | Acciaio inox AISI 304 (316 su richiesta) |
| Dimensione testa | Cilindrica Φ25-30 mm × 100-150 mm |
| Temperatura ambiente testa | Fino a 220°C senza raffreddamento (fino a 350-400°C con water cooling jacket) |
| Cavo fibra ottica | Armato in metallo (acciaio inox o ottone), Φ esterno 6-10 mm |
| Lunghezza cavo standard | 5-10 metri |
| Lunghezza cavo max | 30 metri (su richiesta) |
| Raggio minimo curvatura | 50 mm (rispettare in fase di installazione) |
| Temperatura ambiente elettronica | 0-60°C in armadio remoto |
| Immunità EMC | Totale sulla testa (no conduttori elettrici); elettronica certificata EN 61326-1 |
| Output analogico | 4-20 mA isolato galvanicamente |
| Output digitale | RS-485 Modbus RTU bidirezionale |
| Alarm setpoint | 2 setpoint configurabili, uscita relay |
| Display | LED a 4 cifre integrato nell'elettronica remota |
| Emissività | Regolabile 0,10-1,00 in step di 0,01 |
| Alimentazione | 24 VDC ±10%, consumo 150 mA tip. |
| Versioni speciali | ATEX (MCA-FOT-8), water cooling jacket testa, lunghezze cavo custom, connettori industriali rinforzati |
| Calibrazione | Certificato di taratura con corpo nero di riferimento tracciabile incluso |
| Garanzia | 2 anni standard MCA, estendibile |
Il pirometro a fibra ottica è la categoria più "tecnica" del catalogo: scegliere la configurazione corretta richiede competenza applicativa specifica. La differenza con i fornitori che vendono fibra ottica come prodotto a catalogo sta in queste quattro cose concrete.
La fibra ottica è la soluzione giusta solo in 5 scenari (induzione, vacuum furnace, MOCVD, alta T ambiente, vincoli installativi estremi). Prima di proporti l'MCA-FOT verifichiamo che sia effettivamente la tecnologia corretta per il tuo caso: in molti scenari il MCA-IRT standard è più semplice da installare e mantenere a costo inferiore.
Sulla fibra ottica il pirometro è solo un componente del sistema: testa, cavo armato di lunghezza adeguata, armadio elettronico, feedthrough ottico se vacuum, integrazione di sistema con PLC. Forniamo tutto integrato con configurazione corretta dei parametri e supporto in fase di commissioning.
La taratura del pirometro a fibra ottica si fa sul sistema completo (testa + cavo + elettronica) perché ogni elemento contribuisce all'accuratezza finale. Certificato di calibrazione con corpo nero tracciabile fornito; ricalibrazione periodica annuale (semestrale su applicazioni critiche) con sistema completo.
MCA-FOT è una delle sette famiglie di pirometri MCA. Per applicazioni meno estreme c'è il MCA-IRT standard; per ambienti severi con fumi e polveri il bicromatico MCA-2C; per metalli brillanti e alta accuratezza il wide-range MCA-IRT-W; per controlli volanti il portatile MCA-HHT. Un unico interlocutore per l'intera strumentazione di temperatura.
Indicaci l'applicazione (indurimento induzione/vacuum furnace/MOCVD/forno rotante/fonderia/altro), il range di temperatura del bersaglio, le condizioni ambientali della testa (temperatura ambiente attesa, presenza di campo EM, eventuali vincoli di accesso), la distanza richiesta tra testa ed elettronica, eventuali vincoli di certificazione (ATEX, FDA, aerospace). Ti rispondiamo entro 24 ore lavorative con la configurazione consigliata tra MCA-FOT-6 (4 sottomodelli) e MCA-FOT-8 e tutti gli accessori (cavo armato di lunghezza adeguata, water cooling jacket, feedthrough ottico se necessario).
Un pirometro a fibra ottica è uno strumento di misura della temperatura senza contatto in cui la testa di misura (piccola, in acciaio inox, installata vicino al bersaglio) è separata dall'elettronica di elaborazione (in armadio remoto) via cavo in fibra ottica armato. La radiazione termica del bersaglio entra nella testa, viaggia lungo la fibra ottica come radiazione luminosa, raggiunge il detector nell'elettronica remota dove viene convertita in segnale di temperatura. Serve in tre scenari principali: 1) ambienti con campo elettromagnetico intenso (induzione, MOCVD, MBE); 2) ambienti molto caldi (vacuum furnace, forni rotanti) dove la temperatura ambiente eccede i 60-70°C che l'elettronica standard può sopportare; 3) zone con vincoli di installazione (spazi ristretti, accesso difficoltoso, vibrazioni intense).
La fibra ottica trasmette la radiazione infrarossa per riflessione totale interna lungo un nucleo di vetro (silice fusa di alta purezza) con indice di rifrazione superiore al rivestimento esterno. La banda spettrale trasmessa dipende dal tipo di fibra: vetro multimode standard trasmette bene tra 0,4 e 2,5 µm — la banda più importante per misura di metalli e alte temperature. La fibra è incapsulata in una guaina protettiva armata in metallo che la rende resistente a urti, vibrazioni, ambiente industriale. Il diametro tipico del cavo armato è 6-10 mm con raggio di curvatura minimo di 50 mm. Lunghezza standard 5-10 metri, su richiesta fino a 30 metri.
I sistemi di indurimento ad induzione (per billette, barre, ingranaggi, alberi a camme) generano campi elettromagnetici ad alta frequenza (3-400 kHz tipici) e alta potenza (decine o centinaia di kW). Questi campi disturbano i circuiti analogici e digitali dell'elettronica di un pirometro standard, producendo letture instabili, crash periodici, errori sistematici di misura. L'unica soluzione affidabile è separare fisicamente la testa di misura (passiva, senza elettronica) dall'elettronica vera e propria, e collegarle via fibra ottica — un mezzo non metallico che non riceve interferenze elettromagnetiche.
La famiglia MCA-FOT-6 copre da 400 a 3000°C su 4 sottomodelli complementari, con banda spettrale 0,4-1,1 µm o 1-1,7 µm in funzione del sottomodello. Le bande corte (vicino-IR) sono quelle corrette per metalli alle alte temperature: acciai a 800-1500°C in induzione, ferro fuso in colata a 1300-1700°C, leghe per fonderia, grafite per applicazioni R&D fino a 2500-3000°C. Per ambienti più severi (temperature ambiente più alte, vincoli più estremi) la famiglia MCA-FOT-8 estende le applicazioni.
Standard 5-10 metri, su richiesta configurabile fino a 30 metri. Lunghezze superiori comportano attenuazione del segnale luminoso e perdita di accuratezza, quindi non sono raccomandate. Per installazioni dove l'elettronica deve essere posizionata molto lontano dalla testa (es. cabina di controllo separata da impianto produttivo) si valutano alternative architetturali: pirometro fisso con uscita 4-20 mA che viaggia via cavo elettrico standard (no limite di distanza). Il raggio minimo di curvatura della fibra è 50 mm — va rispettato in fase di installazione per evitare rottura del vetro interno.
Sì. La testa di misura MCA-FOT è costruita in acciaio inox AISI 304 o 316, senza elettronica al suo interno: solo l'ottica (lente + collimatore + accoppiatore alla fibra) e il connettore meccanico. Tutta l'elettronica è remota nell'armadio. La testa resiste quindi a temperatura ambiente fino a 220°C senza raffreddamento attivo. Per ambienti ancora più caldi (sopra 220°C, es. in prossimità diretta di bruciatori o forni rotanti) è disponibile la versione con water cooling jacket integrato sulla testa, che estende la resistenza fino a 350-400°C.
L'elettronica remota dell'MCA-FOT ha le stesse uscite dei pirometri fissi MCA-IRT: 4-20 mA isolato galvanicamente (selezionabile sul range di temperatura) per il PLC, RS-485 Modbus RTU bidirezionale per parametrizzazione e SCADA, 2 alarm setpoint configurabili con uscita relay. Display LED integrato sull'elettronica per parametrizzazione locale. Alimentazione 24 VDC standard industriale.
La testa di misura MCA-FOT, essendo passiva (senza elettronica e senza alimentazione) e collegata via fibra ottica (no conduttori elettrici), è intrinsecamente compatibile con zone a rischio esplosione purché la corretta classificazione e installazione siano verificate dall'integratore. L'elettronica remota va posizionata fuori dalla zona ATEX. Per applicazioni ATEX certificate con marcatura su entrambe le parti contattaci per una configurazione personalizzata e documentazione di conformità ai requisiti della direttiva.
Sì, ed è una delle applicazioni più importanti. Nei vacuum furnace per trattamento termico di leghe aerospace, sinterizzazione hot isostatic pressing, brasatura su superleghe, la testa di misura MCA-FOT viene installata tipicamente attraverso una flangia con feedthrough ottico stagno o attraverso una finestra di accesso al recipiente in pressione. La fibra ottica non perturba il vuoto e non emette gas di outgassing significativi. La banda spettrale 1-1,7 µm è compatibile con finestre di accesso in vetro borosilicato o quarzo standard per vacuum chamber. Range tipico 800-1600°C per applicazioni di trattamento termico in vacuum.
MCA fornisce pirometri a fibra ottica industriali con supporto tecnico applicativo, calibrazione tracciabile, accessori di installazione completi e versioni custom (ATEX, water cooling, cavi extra-lunghi, feedthrough ottico per vacuum) su tutto il territorio italiano. Lavoriamo con acciaierie e fonderie, costruttori di sistemi di indurimento ad induzione, impianti di trattamento termico in vacuum per aerospace, reattori MOCVD per semiconduttori, cementifici e produttori di refrattari, OEM costruttori di forni e linee di trattamento speciali, società di service termico ed energy manager.