Parcial 2 Metrologia PaolaRevelo (1)

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA METROLOGÍA

SEGUNDA EVALUACIÓN PARCIAL Paola Revelo Cod: 2107242 Los autoclaves son equipos diseñados con el fin de eliminar, de forma confiable, los microorganismos que de otra manera estarían presentes en objetos que se utilizan, entre otros, en instituciones de salud, industrias procesadoras de alimentos e industrias farmacéuticas. Estos equipos trabajan aprovechando las propiedades termodinámicas del agua. En condiciones normales –a nivel del mar y con presión atmosférica de 1 atmosfera- el agua hierve a 100 °C. Si la presión se reduce, hierve a una menor temperatura. Si la presión aumenta, hierve a mayor temperatura. Las autoclaves son equipos que en cámara sellada, mediante el control de la presión del vapor de agua, puede lograr temperaturas superiores a los 100 °C, o de forma inversa, controlando la temperatura, lograr presiones superiores a la atmosférica. Debido a que la presión es determinante para alcanzar la temperatura requerida en la esterilización de diversos materiales es importante efectuar, de manera periódica, la calibración de los sistemas de medida de presión en estos equipos. 1. En consideración consider ación a lo anteriormente expuesto, elabore un procedimiento procedimient o de calibración, a través de medida directa, para el manómetro (medidor de presión) de un autoclave, en el que se haga uso de los siguientes equipos: CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS TECNICAS DEL MESURANDO DESCRIPCIÓN

PARÁMETRO

[UNIDAD]

RESOLUCI ÓN

EXACTITUD

RANGO

Presión

Kgf/cm2

0,05 Kgf/cm2

Clase B

3,00 Kgf/cm2

MANOMETRO MARCA:

ALBRAS

CARACTERÍSTICAS TECNICAS DEL PATRÓN DE TRABAJO RESOLUCI DESCRIPCIÓN PARÁMETRO [UNIDAD] EXACTITUD N MANOMETRO

INTERVALO

MARCA:

[-83, 690] kPa

Fluke 717 MODELO: 100G

Presión

kPa

± 0,05 % full spam

0,01 kPa

2. Suponga que, como producto de la implementación del procedimiento realizado, se han obtenido los siguientes datos: FASE DE PRUEBA 1 1

ESTIMULO APLICADO (Kgf/cm2) 1,00

RESPUESTA (kPa)1 x1

x2

x3

x4

x5

103,00

93,02

98,10

101,50

95,70

Tenga en cuenta que el estímulo aplicado no presenta la misma unidad de medida que la respuesta. Aplique las conversiones que sean necesarias con el fin de presentar los resultados según el sistema internacional de unidades.


2 3,00 294.20 304.00 289,30 301,50 284,40 Calcule el promedio y estime las incertidumbres de cada conjunto experimental de datos asumiendo que, a solicitud del cliente, las incertidumbres deben presentarse con un nivel de confianza del 95 %. Posteriormente y de acuerdo con los resultados obtenidos determine: a. ¿Son suficientes las mediciones realizadas? b. ¿La cantidad de estimulos aplicados permiten efectuar un analisis completo del mesurando. c. ¿El equipo patrón es el ideal para efectuar la calibración? d. ¿La incertidumbre tipo B, cambiaría de algún modo, según el tipo de manómetro a calibrar (análogo o digital)? e. ¿Qué tipo de distribución es la predominante? f. ¿Cómo disminuiría la incertidumbre expandida? g. ¿Qué análisis de los resultados podría realizar? 3. Suponga que no se cuenta con un equipo para la realización de la calibración del mensurando a través de medida directa. Proponga un método que permita efectuar la calibración del manómetro de forma indirecta. Nota 1. Para el manómetro de la autoclave deberá investigar y documentar como se determina la clase de exactitud y el error máximo permitido con el fin de determinar si el equipo cumple o no con los requisitos estipulados por el fabricante. Nota 2. Para determinar si el equipo patrón es el ideal para efectuar la calibración, deberá investigar y documentar como evaluar la trazabilidad (relación de exactitud – TAR, relación de incertidumbres – TUR) y la confirmación metrológica (Capacidad de medición instalada – CMI, capacidad de medición requerida – CMR, índice de consistencia metrológica - IC). Nota 3. En caso de que el equipo patrón no sea el adecuado para la calibración, deberá proponer un equipo que se adapte mejor al proceso y que cumpla con lo estipulado en la nota 2. Anexos


Según el procedimiento ME-003 para la calibración de manómetros: Los manómetros, vacuómetros o manovacuómetros constan de un elemento sensible a la presión, un dispositivo de transmisión de la indicación y un indicador del valor de la presión. De los instrumentos de medida de presión por esfuerzo de un medio elástico el más utilizado es el tipo bourdon. El manómetro de ese tipo data del año 1849 cuando el técnico francés del mismo nombre lo diseñó. Es el elemento más utilizado en la industria por su simplicidad de uso, pequeño mantenimiento, gran rango de aplicación y bajo costo. Consiste básicamente en un tubo de sección elíptica, curvada en forma de arco y tapado por un extremo, el otro extremo es fijo y por él se aplica la presión a medir. Al aplicar la presión al tubo éste tiende a enderezarse ligeramente, y el movimiento resultante del extremo cerrado del tubo se transmite a una aguja indicadora mediante un sistema mecánico compuesto por un sector dentado y un piñón. La aguja indicadora se mueve sobre una escala graduada en unidades de presión. Existen otro tipo de elementos sensibles a la presión: mecánicos como la membrana y la cápsula o de tipo electrónico como piezoeléctrico, capacitivo, resistivo, etc. Estos manómetros se utilizan en general en cadenas de medida, también como patrones secundarios o patrones de trabajo dada su robustez y manejabilidad; en algunos laboratorios, a nivel industrial, son utilizados como Patrones de Referencia. Dentro de los procesos de calibración de instrumentos o equipos que miden magnitudes físicas, los procesos de calibración por medida directa, son aquellos en los cuales el resultado es obtenido directamente del instrumento que se está utilizando, generalmente a partir de un patrón físico o de un material de referencia certificado. Método de medición (VIM) Sucesión lógica de operaciones, descritas de una forma genérica, utilizadas en la ejecución de las mediciones. Nota: el método de medida puede ser calificado de diversas formas tales como: Método de sustitución Método diferencial Método nulo o cero    

Sin embargo tanto si la medida se obtiene por método directo o indirecto, se pueden realizar diversas clasificaciones de métodos de calibración, estos pueden ser: Método de comparación Método de sustitución Método de diferenciales Métodos generales    

La calibración consistirá en la comparación directa entre el patrón a utilizar y el manómetro a calibrar.


1. Equipos y materiales a. Patrón de trabajo Se utilizará un manómetro digital Fluke 717 100G, este deberá tener vigente su certificado de calibración, trazable a una entidad acreditada o a un laboratorio nacional y cubrir todo el rango del manómetro a calibrar. El manómetro utilizado como patrón p odrá ser del tipo “Controlador de presión”, es decir que tiene integrado un sistema de regulación y control de la presión b. c. d. e. f.

Generador y controlador de presión Separador de fluidos Medidores de condiciones ambientales Racores, llaves de aislamiento y tuberías Detectores de fugas Otros

b. Operaciones previas a la calibración Previo a iniciar el proceso de calibración se deben realizar determinadas comprobaciones a. Descripción del tipo de ítem a calibrar, identificado con marca, modelo y su referencia correspondiente. b. Los parámetros o las magnitudes y los rangos a ser determinados, todo estos dados según el sistema internacional de unidades (SI) c. Se deben de tener en cuenta todos los aparatos y equipos a utilizar, incluidos los requisitos técnicos de funcionamiento d. Tener los patrones de referencia y los materiales de referencia requeridos. e. Comprobar el estado de la aguja indicadora. f. El manómetro a calibrar y el patrón deben estar identificados según la norma vigente sobre el fluido utilizado (líquido o gas). g. Las condiciones ambientales requeridas y cualquier periodo de estabilización que sea necesario para el proceso de calibración como, temperatura y humedad estos deben estar entre los márgenes especificados por el fabricante del manómetro a calibrar y del manómetro utilizado como patrón. h. Tratar que la temperatura sea estable, para esto se miden las oscilaciones térmicas durante la calibración para realizar las correcciones dado que lleguen a ser necesarias (en función de la incertidumbre esperada), y estimar la incertidumbre correspondiente a este factor de influencia. i. Se comprobarán fugas en los sistemas hidraúlicos o neumáticos, y se llevará el manómetro hasta su nivel máximo (300 mmHg) y luego bajando a cero, repitiendo este proceso dos o tres veces para despegar el manómetro, ya que una fuga en el sistema de calibración ocasionaría que la presión a la que se encuentran sometidos el instrumento a calibrar y el patrón no fueran iguales. j. El manómetro y el patrón se colocarán al mismo nivel de referencia, siempre que sea posible, para minimizar las variaciones de presión por diferencia de alturas, dado el caso contrario, se realizarán las respectivas correcciones. k. De ser posible, el patrón se ajustará a las mismas unidades que el manómetro a calibrar l. Definir los criterios y/o requisitos para la aprobación o el rechazo de los datos registrados.


m. Luego de comprobar la estabilidad térmica, se procede a la calibración del manómetro 2. Proceso de calibración 2.1. Secuencias posibles de calibración 2.1.1. Comprobación inicial en tres puntos, en la parte baja, media y alta del manómetro. Esto para indicar como se encuentra el manómetro desde su ultima calibración, si se dispone de esta, o si es necesario realizar ajustes. Esto será consultado previamente al usuario, si los valores obtenidos sobrepasan los máximos errores permisibiles. 2.1.2. Se procede a realizar la calibración luego de la secuencia de datos tomados anteriormente si el usuario ha permitido dicho ajuste. 2.2. Definición de los puntos de medida 2.2.1. Las mediciones tendrán que cubrir toda la extensión de la escala de medición hechas de manera creciente hasta alcanza su máximo valor y posteriormente, luego de un lapso de tiempo en carga de presión máxima conveniente a fin de permitir que se manifiesten los efectos de histéresis, se repiten las mediciones pero de manera decreciente. La toma de datos cubrirá todo el rango del instrumento, tomando al menos cinco puntos espaciados del 10% al 100% del rango, además del cero si no tiene tope. También pueden tomarse puntos de medida establecidos por el usuario. 2.3. Luego de tener establecidos los puntos que se tomarán para realizar la calibración y una vez despegado el manómetro se procede con la calibración Con el generador o la bomba manual se irá generando presión hasta alcanzar el primer punto definido de presión, con el volumen variable se ajustará la presión hasta que la lectura del manómetro o del patrón sea la deseada. Se recomienda fijar la indicación de la aguja del manómetro a los trazos de la escala dado que el manómetro a calibrar en este caso es analógico. La medida tomada será válida siempre y cuando el sistema sea estable y no se observen variaciones en las indicaciones del instrumento y el patrón. El anterior procedimiento se repetirá para los puntos de calibración fijados anteriormente, siempre aumentando la presión hasta llegar al valor máximo definido y posteriormente en el sentido de las presiones decrecientes hasta llegar al cero del manómetro. El punto cero será tomado siempre que este sea posible, y se iniciará un nuevo ciclo. Las series de medida se realizarán siguiendo los ciclos anteriormente definidos: creciente (subida) y decreciente (bajada), con lo cual se obtendrán varios valores por cada punto de calibración tomado. Posteriormente se revisan los valores obtenidos para cada punto, por si hay valores dudosos, que amerite ser repetido la toma de datos.


Esquema de calibración de medidores patrón

Esquema de calibración de medidores

Figura 2. Esquemas de calibración

3. Toma y tratamiento de datos Todas las observaciones y anotaciones que se realicen durante el proceso de calibración deben quedar en la hoja de calibración o de toma de datos. Los datos que deben aparecer en esta son: 4. Resultados 4.2 Definir la ecuación para cada tipo de incertidumbre y determinar las fuentes de incertidumbre para realizar las respectivas estimaciones. 4.3 Definir el tipo de distribución de cada fuente y luego realizar la estimación de las incertidumbres tipo A para cada uno de los puntos de calibración definidos y la estimación de la incertidumbre tipo B 4.4 Posteriormente utilizando la ley de propagación de incertidumbres se obtiene la incertidumbre combinada en la calibración de manómetros, la cual se obtiene combinando las contribuciones de cada una de las incertidumbres 4.5 Se obtienen los grados efectivos de libertad, a partir de la incertidumbre combinada y sus contribuciones mediante la aplicación de la fórmula de WelchSatterthwaite. Con estos valores se obtiene el factor de cobertura K para un nivel de confianza del 95 % de confianza. 4.6 La incertidumbre expandida, para un intervalo de confianza del 95 % se obtiene multiplicando la incertidumbre combinada por el factor de cobertura. 4.7 Lego de realizado el proceso de calibración, es importante comprobar el funcionamiento correcto del dispositivo.


2. El sistema internacional de unidades (SI) es el sistema coherente de unidades adoptado y recomendado por la conferencia general de pesas y medidas (CGPM). 1 MPa = 1 000 000 Pa 1MPa = 1 N/mm 2 1MPa = 10,197 kgf/cm 2 Para el manómetro a calibrar: A continuación se presentan los datos tomados para cada estimulo aplicado, junto con el promedio, la varianza, la desviación y la estimación de la incertidumbre tipo A:

Se utiliza la tabla t-student para realizar una corrección, de la estimación de la incertidumbre. Para hallar el factor de cobertura.   

Total datos (n) = 5 Grados de libertad: y = n-1 = 4 Distribución de la T Student para gráfico con una cola:

Para hallar el factor de cobertura para un nivel de confianza del 95 %

100−5  95 5  0,050 100 0,050  0,025 2   2,776


Evaluación tipo B de la incertidumbre Para la resolución del mensurando:

  4903,2√ 3253   1415,468 

La norma ANSI B40.1 ha sido sustituido por medidores de presión B40.100-2005 de ANSI / ASME y archivos adjuntos de calibre esta norma (B40.1) se limita a, los medidores de tipo línea analógico, que, utilizando elementos elásticos, y mecánicamente indican la presión por medio de un puntero que se mueve sobre una escala graduada. Esta norma no incluye indicadores de configuraciones diseñados para aplicaciones específicas, lectura borde, peso muerto o pistones calibres, o cualquier otro calibre que no utilizan un elemento elástico para detectar la presión Según esta norma, la exactitud viene determinada por diferentes factores como lo son: el diámetro, el material del dispositivo, de la escala, del tipo de manómetro ya sea análogo o digital o su principio de funcionamiento. Dado que son varios los factores que se deben de tener en cuenta para poder obtener la exactitud y que no se cuentan con estos, para este caso la exactitud no se tendrá en cuenta. Incertidumbre tipo B para el patrón: Resolución:

  10 2√ 3  2,886  Exactitud:

ó  0,√ 035  0,028 Para el estímulo aplicado 1:

      + +ó +ó  2113,796  Para el estímulo aplicado 2:

      + +ó +ó  3926,188 


Grados efectivos de libertad para el estímulo 1:

      () ∑=   (2113, 7 96)   (1830,327) (2,886) (0,028) (1415,468) 4 + 10 + 10 + 10

  7,115   2,37 Calculando así la incertidumbre expandida para el estímulo 1:

   ∗   2,37∗2113,796   5009,697  Grados efectivos de libertad para el estímulo 2:

 1 88)   (3662,158) (2,8(3926,  (0,028) (1415,468) 86) +  4 10 + 10 + 10   84,689  2 Calculando así la incertidumbre expandida para el estímulo 2:

   ∗   2 ∗3926,188   7852,376  Teniendo entonces:

(98264,000±5009,697)  Para el estímulo 2: (294680,000±7852,376)  Para el estímulo 1:

A) Las mediciones recomendables para un análisis estadístico son 30 lo cual permite obtener un comportamiento normal, pero en ocasiones por diversos factores no es posible obtener esta cantidad de datos, para estos casos se utiliza la distribución t-student la cual permite realizar un análisis estadístico con menos de 30 datos, permitiendo que el conjunto de datos tomados presente un comportamiento normal, el cual fue utilizado para realizar el proceso de calibración debido a la cantidad de datos suministrada.


B) Según la norma ASME B40.100-2005 los puntos de prueba se distribuyen a lo largo del rango, donde se incluirá el 10% de los extremos de la gama de línea y la cantidad de puntos dependerá del grado de exactitud como se muestra a continuación:

Por lo cual se puede observar que la cantidad de estímulos aplicados que permiten realizar un análisis completo del mensurando debido a que es de clase B y de tipo análogo se deben de suministrar los datos de al menos tres estímulos. C) Según la norma norteamericana de la Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos ASME B40.100 la clase de exactitud para manómetros de carátula, elemento elástico e indicación análoga, se tienen los siguientes valores establecidos:

La exactitud del equipo depende del rango donde se encuentren los datos tomados: Intervalo de la escala

Error máximo permisible

Intervalo de la escala para el rango del mensurando (Pa)

Exactitud (Pa)

0 % -25 %

±3

0 – 73550

±8830

25 % -75 %

±2

73550 – 220660

±5880

75 % -100 %

±3

220660- 294410

±8830


Para evaluar si el equipo patrón escogido es el ideal para efectuar la calibración se realiza una evaluación de la trazabilidad, basada en el d ocumento “Capacidad de medición” disponible en internet [http://www.metas.com.mx/guiametas/la-guia-metas-06-03-mejorcapacidad-de-medicion.pdf ], donde se explican los métodos de calibración y la mejora en la capacidad de medición, además del impacto en el riesgo de trazabilidad dentro del proceso de confirmación metrológica. Relación de exactitud (TAR) esta corresponde a una evaluación clásica del factor de riesgo en la trazabilidad. Para calcular la relación de exactitud (TAR) se toma el full spam del equipo patrón el cual es de 689,48 kPa. Obteniendo de la siguiente forma el TAR:

    8830 Pa  0,256     ó 0,05∗(689480 ) La relación de incertidumbres (TUR) considera las incertidumbres de medición en lugar de la exactitud en lugar de la exactitud, para evaluar el factor de riesgo en la trazabilidad. Para calcular la relación de incertidumbres (TUR) :

 () + () + ()  () + ()  + (1830,327) + (3662,158) (  1415, 4 68)    (2,886) + (0,028)   2252766,316

        ó 

Dentro del proceso de confirmación metrológica es necesario llevar a cabo el proceso de verificación metrológica por parte del usuario del equipo, lo que implica conocer: 



La capacidad de medición instalada (CMI):

  í ó +   ó

La capacidad de medición requerida (CMR): La verificación metrológica involucra evaluar la conformidad de la capacidad de medición instalada con respecto a la capacidad de medición requerida. Teniendo entonces:

 < −



Índice de consistencia metrológica (IC): Se debe evaluar la IC de la capacidad de medición instalada con respecto a la capacidad de medición requerida, lo cual es requisito de los sistemas de calidad de la ISO 9001

 ≅ 1   

La evaluación del índice de consistencia metrológica depende de la incertidumbre actual y de la requerida, de la siguiente forma:


    La incertidumbre requerida se obtiene a partir del margen del producto el cual representa la variabilidad del proceso respecto a los límites inferior y superior como se muestra a continuación:

  13 ∗ ±  Donde LC representa el límite de control y fr es el factor de riesgo, el cual permite ponderar el grado de atención que se le debe de prestar a cada equipo en los sistemas metrológicos de medición. Debido a que los datos que se tienen no son suficientes para realizar el proceso de verificación metrológica, solo se tienen en cuenta el TAR y TUR obtenidos anteriormente, con los cuales se determina que el equipo patrón utilizado para el proceso de calibración por medida directa es el ideal. D) La resolución y la exactitud presentarán diferencias según el tipo de manómetro, ya sea análogo o digital, por lo cual se presentarán variaciones en la estimación de la incertidumbre tipo B, debido a que estas dos variables son consideradas en la evaluación de este tipo de incertidumbre el cual no es estadístico, sino que los datos vienen dados por el equipo, sus certificados y/o sus calibraciones previas. E) Teniendo en cuenta que se presentan un tipo de distribución normal, y distribución de tipo rectangular para las incertidumbres tipo B, se concluye que la distribución normal es la predominante, debido a que presenta un mayor aporte a la incertidumbre combinada respecto a las otras. F) Para disminuir la incertidumbre expandida se tendría en cuenta lo siguiente:    

  

Utilizar las correcciones de calibración suministradas por el certificado. Realizar las correcciones necesarias para compensar todos los errores conocidos Hacer que las mediciones sean trazables hasta patrones nacionales Seleccionar los mejores instrumentos de medición y usar los medios de calibración con las incertidumbres mínimas. Verificar las mediciones repitiéndolas o a través de un método diferente Verificar los cálculos y los números cuando se realiza el proceso de trascripción. Usar un presupuesto de incertidumbre para identificar las peores incertidumbres y abordarlas oportunamente.

G) Luego de realizar la estimación de las incertidumbres y los cálculos necesarios se concluye que se debe realizar el proceso tomando más mediciones con el objetivo de poder obtener una distribución normal lo cual brindará un nivel de confianza más elevado.


Con especificaciones apropiadas del mensurando se podría mejorar el método de medición o el proceso de medición para disminuir la incertidumbre, otro de los factores que podría contribuir a que la incertidumbre disminuyera sería identificar las fuentes de incertidumbre entre las cuales se tiene la ya mencionada definición incompleta del mensurando, entre las cuales se determina no estimar la incertidumbre de este debido a la exactitud ya que no se dispone de la información completa del mensurando para que esto pueda ser realizado. Una muestra no representativa del mensurando, ya que la muestra analizada puede no representar al mensurando definido, ya que a partir de la norma ASME B40.100-2005 para este tipo de mensurando clase B deben de haber mínimo tres estímulos aplicados para realizar un análisis adecuado en el proceso de calibración. 3) Proceso de calibración por medida indirecta se tendrá en cuenta los siguientes equipos: Manómetro ALBRAS Prensa de calibración Pesas

  

Para este proceso también se deberán tener en cuenta las operaciones previas al proceso de calibración Previo a iniciar el proceso de calibración se deben realizar determinadas comprobaciones o Descripción del tipo de ítem a calibrar, identificado con marca, modelo y su referencia correspondiente. o Los parámetros o las magnitudes y los rangos a ser determinados, todo estos dados según el sistema internacional de unidades (SI) o Se deben de tener en cuenta todos los aparatos y equipos a utilizar, incluidos los requisitos técnicos de funcionamiento o Tener toda la información posible sobre los equipos con los cuales se obtendrán los valores por medida indirecta, incluyendo su principio de funcionamiento. o Comprobar el estado de la aguja indicadora del mensurando. o El manómetro a calibrar y los equipos que se utilicen durante el proceso deben estar identificados según la norma vigente sobre el fluido utilizado (líquido o gas). o Las condiciones ambientales requeridas y cualquier periodo de estabilización que sea necesario para el proceso de calibración como, temperatura y humedad deben estar entre los márgenes especificados por el fabricante del manómetro a calibrar y del manómetro utilizado como patrón. o Tratar que la temperatura sea estable, para esto se miden las oscilaciones térmicas durante la calibración para realizar las correcciones dado que lleguen a ser necesarias (en función de la incertidumbre esperada), y estimar la incertidumbre correspondiente a este factor de influencia. o Se comprobarán fugas en los sistemas hidraúlicos o neumáticos, y se llevará el manómetro hasta su nivel máximo (300 mmHg) y luego bajando a cero, repitiendo este proceso dos o tres veces para despegar el


o

o

o

manómetro, ya que una fuga en el sistema de calibración ocasionaría que la presión a la que se encuentran sometidos el instrumento a calibrar y el patrón no fueran iguales. El manómetro y el equipo con el cual se realizarán las mediciones, en este caso la prensa de calibración, se colocarán al mismo nivel de referencia, siempre que sea posible, para minimizar las variaciones de presión por diferencia de alturas, dado el caso contrario, se realizarán las respectivas correcciones. Definir los criterios y/o requisitos para la aprobación o el rechazo de los datos registrados. Luego de comprobar la estabilidad térmica, se procede a la calibración del manómetro

El siguiente es el método de calibración que se propone para la calibración por medida indirecta es el planteado en la NIST Special Publication 250-39 2009. NIST Calibration Services for Pressure Using Piston Gauge Standards, al cual se deben realizar las respectivas adaptaciones respecto al manómetro ALBRAS a calibrar, ya que la calibración planteada en esta norma es para manómetos de pistón, lo cual va a generar ciertos cambios, pero se deberán seguir teniendo en cuenta datos como: el área del pistón, la presión, la temperatura, la masa, y las diferentes variables que permitirán realizar un adecuado proceso de calibración para realizar la toma de datos a través del esquema que se muestra a continuación:

Manómetro de cuadrante

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología ofrece servicios de calibración de instrumentos de medición de presión conocidos como medidores de pistón, transductores de presión , barómetros electrónicos y manómetros . Los manómetros de pistón también se conocen como saldos de presión o manómetros de peso muerto. Para los dispositivos que utilizan gas como el medio de presión, el rango de presión es 10 kPa a 104 MPa ( 1,4 psi a 15.000 psi ) . Para los dispositivos que utilizan aceite como el medio de presión, el intervalo de presión es de 1 MPa a 280 MPa ( 150 psi a 40.000 psi ) . Las calibraciones de rutina se realizan mediante transferencia manómetros de pistón estándar NIST. Las calibraciones especiales se pueden realizar contra manómetros de pistón estándar primarios NIST, a un costo mayor y más largo el tiempo de inmovilización . La


incertidumbre de la presión utilizando un medidor de pistón NIST está dominado por la incertidumbre en el " área efectiva " asociado con el patrón de pistón NIST. El área efectiva es el " factor de calibración " del patrón de pistón, sino que es la cantidad que cuando se combina con las fuerzas de carga en el medidor produce la presión en la línea de fluido conectada al medidor. Expandir incertidumbres relativas (k=2) en el área efectiva de transferencia para los manómetros de pistón estándar NIST van desde 8x10 - 6 a 40x10 - 6 (8 ppm a 40 ppm ) para el gas , y de 22x10 - 6 a 37x10 - 6 ( 22 ppm a 37 ppm ) para el aceite . Las calibraciones se realizan usando una serie de normas de calibre de pistón. Por lo general, el instrumento del cliente está calibrado frente al estándar NIST que mejor coincida con el alcance y los medios de comunicación la presión deseada. Un elemento puede ser calibrado contra más de un estándar NIST, pero se cobrará como una calibración múltiple. La mayoría de los medidores de pistón NIST operan en un rango de presión de 20:01-10:01. Aunque cualquier instrumento de presión puede ser calibrado en este servicio, los dispositivos que tienen una incertidumbre expandida relativa superior a aproximadamente 1x10-4 son comúnmente calibrados por laboratorios de calibración independientes en lugar de en el NIST. En NIST, todos los instrumentos se calibran usando estándares de calibre de pistón, y no hay ninguna reducción de costes para un dispositivo con mayores incertidumbres. Un patrón de pistón es un dispositivo de medición de la presión diferencial de la medición de la diferencia en las presiones aplicadas a la parte superior y la parte inferior del pistón. Cuando el patrón de pistón se utiliza con la parte superior del pistón a presión ambiente, la unidad está funcionando en el modo de "calibre". Cuando el patrón de pistón se utiliza con la parte superior del pistón en el vacío, la unidad está funcionando en el modo de "absoluta". El modo de " calibre " se utiliza para todas las calibraciones de aceite y la mayoría de las calibraciones de gas; ciertas calibraciones de gas también se pueden realizar en el modo de " absoluta " a petición. De sólo instrumentos de detección también pueden ser calibrados en el calibre o el modo absoluto. Cuando un medidor de pistón se calibra en el presente servicio, el resultado que se presenta para el cliente es el área efectiva de la galga del pistón en lugar de la presión. La presión generada por un patrón de pistón depende del área efectiva, la fuerza de carga sobre el pistón (que depende de la constante gravitacional local), y las condiciones de operación tales como la temperatura y la presión. Al presentar el resultado como un área efectiva permite que el patrón de pistón para ser utilizado en una variedad de condiciones, sin re-calibración como los que cambian las condiciones. Para la presión generada por el pistón de calibre calibrado para ser conforme a la IS en el momento de uso, las masas cargados en el pistón, lo que genera la fuerza, también deben ser trazable. El servicio de calibración utilizando manómetros de pistón NIST no incluye la calibración de masas de los clientes.



Referencias bibliográficas 

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Parcial 2 Metrologia PaolaRevelo (1)

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