INTRODUCCIÓN A LAS MAGNITUDES MASA Y FUERZA 2015/10/09 MASA FUERZA • Magnitud física que expresa la cantidad de materia que contiene un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg). (DRAE) • Magnitud física propia de cada cuerpo, que expresa la fuerza requerida para imprimirle un movimiento determinado. ( inercial o inerte) (DRAE) • Vigor, robustez y capacidad para mover algo o a alguien que tenga peso o haga resistencia; como para levantar una piedra, tirar una barra, etc. (DRAE) • Definiciones clásicas de los textos académicos: es una magnitud vectorial capaz de de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales «la masa es la expresión de la cantidad de materia de un cuerpo, revelada por su peso, o por la cantidad de fuerza necesaria para producir en un cuerpo cierta cantidad de movimiento en un tiempo dado.» MacMasters, D.M. (1964). Gran Enciclopedia del Mundo. Bilbao: Durvan, S.A. • PESO: es una fuerza, producto de la masa y la aceleración gravitacional. El peso por tanto puede cambiar con la posición y el movimiento. • MASA: es una medida de la cantidad de materia de un objeto; esta relacionada directamente con el número de y tipo de átomos en el objeto. La masa no cambia con la posición o el movimiento. DIFERENCIA ENTRE MASA Y PESO 1. MASA Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. 1. PESO Es la fuerza que ocasiona la caída de los cuerpos. 2. Es una magnitud escalar. 2. Es una magnitud vectorial. 3. Se mide con la balanza. 3. Se mide con el dinamómetro. 4. Su valor es constante, es decir, independiente de la altitud y latitud. 4. Varía según su posición, es decir, depende de la altitud y latitud. 5. Su unidad de medida en el SI es el newton (N). 5. Su unidad de medida en el SI es el kilogramo (kg). DEFINICIONES • ACELERACIÓN GRAVITACIONAL: los cuerpos se atraen de manera proporcional a su masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. La aceleración gravitacional en la tierra cambia con la posición, siendo menor en la zona ecuatorial y mayor en la zona polar. DEFINICIONES • MASA: El valor correspondiente a la definición de la propiedad física. Se obtiene en el vacío o haciendo correcciones por empuje y otros factores. • • MASA CONVENCIONAL: Según el documento D28 "Conventional value of the result of weighing in air" (OIML D28:2004), la masa convencional de un cuerpo es igual a la masa de un patrón de densidad igual a 8 000 kg/m3 que equilibra en el aire a dicho cuerpo en condiciones convencionalmente escogidas: temperatura del aire igual a 20 °C y densidad del aire igual a 1,2 kg/m3 Esta definición es fundamental para un comercio internacional sin controversias sobre pesajes realizados bajo distintas condiciones de densidad del aire y densidad de los objetos. MASA CONVENCIONAL a 1 mc m a 1 c m: Masa del objeto 𝜌𝑎 : Densidad del aire 𝜌𝑐 : Densidad de referencia ρ: Densidad del objeto LA MASA UNIDAD FUNDAMENTAL METRO KILOGRAMO SEGUNDO AMPERE KELVIN MOL CANDELA m kg s A K mol cd KILOGRAMO • Masa del prototipo internacional del kilogramo, adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas, este se realiza mediante un cilindro de 39 mm de alto y 39 mm de diámetro, fabricado en una aleación de platino 90% y 10% de iridio, https://upload.wikimedia.org/wikipedia http://www.bipm.org/en/measurement-units/base-units.html INSTRUMENTOS DE PESAJE • Instrumento que sirve para determinar la masa de un cuerpo, utilizando la acción de la gravedad sobre este cuerpo. (T.1.1 OIML R76:2006) DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE EMPUJE REACCIÓN m g fR fE PESO ¿BASCULAS O BALANZAS? INSTRUMENTOS DE PESAJE • BALANZA: instrumento que sirve para comparar masas o para determinar masas. (lat: bilancia) • BÁSCULA: aparato para medir pesos, generalmente grandes, provistos de una plataforma sobre la que se coloca lo que ha de pesarse. (fr: bascule) Al respecto no hay directrices claras a nivel mundial, todos son instrumentos de pesaje de funcionamiento no automático, no obstante se encuentra que de manera no formal y por tradición que se llame balanza a los instrumentos con capacidad menor a 30 kilogramos y básculas a las de capacidad mayor a 30 kilogramos, aunque pueden existir excepciones. GENERALIDADES SOBRE INSTRUMENTOS DE PESAJE • Algunas balanzas modernas que emplean los mismos principios que las balanzas de brazos iguales o la romana pueden efectuar pesadas muy exactas. Las balanzas de “precisión” empleadas en laboratorios científicos están encerradas en cajas de vidrio o plástico. • Otras balanzas mecánicas empleadas en la actualidad son las balanzas de péndulo y las balanzas de resorte. Las balanzas electrónicas, que emplean mecanismos electromecánicos para determinar la masa, son más rápidas y por lo general más exactas que las mecánicas. También pueden incorporarse a sistemas computarizados, lo que las hace más útiles y eficaces que las balanzas mecánicas en la mayoría de las aplicaciones. • INSTRUMENTO DE FUNCIONAMIENTO NO AUTOMÁTICO Instrumento de pesaje que requiere la intervención de un operador durante el proceso de pesada, por ejemplo, para retirar la carga que se va a medir y también para obtener el resultado. (T.1.2 OIML R-76:2006) INSTRUMENTOS DE PESAJE DE FUNCIONAMIENTO AUTOMÁTICO Instrumentos que no requieren la intervención de un operador para determinar la masa de un cuerpo. Ejemplo: bandas transportadoras. INSTRUMENTOS DE PESAJE DEFINICIONES T.1.2.3 Instrumento con indicación automática Instrumento en el cual la posición de equilibrio se obtiene sin la intervención de un operador. T.1.2.4 Instrumento con indicación semiautomática Instrumento con un rango de pesar de indicación automática en el cual el operador interviene para modificar los límites del rango. T.1.2.5 Instrumento con indicación no automática. Instrumento en el cual se alcanza la posición de equilibrio completamente por el operador. INSTRUMENTOS DE PESAJE DEFINICIONES T.3.1.1 Capacidad máxima (Máx.) Capacidad máxima de pesada, que no tiene en cuenta la capacidad de tara aditiva. T.3.1.2 Capacidad mínima (Min) Valor de la carga por debajo del cual los resultados de la pesada pueden estar sujetos a un error relativo excesivo. EMPLAZAMIENTO DE LA BALANZA • Se recomienda al usuario ensayar primero la balanza en el lugar de instalación a fin de averiguar in situ el rendimiento real. • Eliminar o minimizar los efectos del entorno o del operador. Sensibilizar al personal de la problemática de la técnica de pesada, y averiguar la calidad realmente alcanzable de los resultados. • Se puede asegurar el rendimiento óptimo de la balanza mediante una instalación profesional y calificada en el lugar de emplazamiento. AREA DE TRABAJO Y EFECTOS AMBIENTALES Vibraciones Iluminación Acceso Instalaciones eléctricas Ventilación LA MESA Vibraciones bajas Solidez Nivelada Baja estática Área reservada INSTALACIÓN • Nivelación • Funcionabilidad • Encendida • Estabilidad EFECTOS FISICOS EFECTO DE LA ALTURA ANTES DE COMPRAR UN INSTRUMENTO DE PESAJE TENGA EN CUENTA • Condiciones de emplazamiento • “No se debe medir con la máxima exactitud sino con la exactitud requerida” • Perspectivas de crecimiento • Frecuencia de uso. • Valores a pesar y su frecuencia CAPACIDAD Y SENSIBILIDAD • Capacidad máxima y mínima. • Error máximo permitido e incertidumbre de medición en los procesos de pesada. • Correlación con otros instrumentos de medición. • Uso o aplicaciones especiales. • Recipientes de tara. • Discriminación o diferenciación entre dos valores de masa. SELECCIÓN CARGA MAXIMA • Al señalar la carga máxima se debe tener en cuenta el valor de recipiente de carga de mayor peso y la frecuencia de su uso. SELECCIÓN CARGA MINIMA • La selección de la balanza también depende de la carga mínima, para ello se debe tener en cuenta: Calcular la pesada mínima requerida en todos los procesos a realizar en la balanza Definir un límite de aceptación, puede ser en términos de error relativo (p. ej. 1%). Determinar la exactitud de indicación necesaria teniendo en cuenta el rendimiento de la balanza en cuanto a repetibilidad y linealidad. Especificaciones - XP205 balanza analítica (METTLER TOLEDO) Capacidad máxima 220 g Precisión de indicación de la pesada 0.01 mg Peso mínimo (típico según USP) 21 mg Peso mínimo (típico, U=1%, sd=2) 1.4 mg Intervalo de tarado 0...220 g Repetibilidad 0.015 - 0.03 mg Linealidad 0.1 mg Carga excéntrica 0.2 mg Ajuste con pesas internas ProFACT (ajuste y linealización completamente automáticos con regulación de temperatura) Ajuste con pesas externas peso personalizado Sensibilidad 2.0 x 10^-6 •Rnt Desviación de sensibilidad 2x10-6·Rnt Sensibilidad (deriva de temperatura) 1 x 10^-6/°C •Rnt Tiempo de establecimiento 1.5 s Interfaces RS-232C Dimensiones 263x487x322 (AnxLaxAl) Altura útil del corta-aires 235 mm Tamaño del platillo para pesar 78 x 73 mm CUIDADOS EN EL USO DE LA BALANZA • Dosificación de sólidos • Dosificación de líquidos • Apertura y cerrado de puertas • Limpieza • Sustancias volátiles • Alarmas EMPLEO DE LA BALANZA Y TECNICAS DE PESAJE • EL ANALISTA O EL USUARIO DEBE CONOCER LAS CARACTERISTICAS DEL EQUIPO Y LAS POSIBILIDADES DE PESAJE QUE TIENE LA BALANZA. • BASICAMANTE PODEMOS ENCONTRAR TRES TECNICAS DE PESAJE: DIRECTA, CON TARA Y POR COMPARACION PARAMETROS TECNICOS • • • • • • RESOLUCION - DIVISION DE ESCALA REPETIBILIDAD LINEAL EXCENTRICIDAD SENSIBILIDAD TERMICA AJUSTE INTERNO Y EXTERNO RESOLUCION O DIVISION DE ESCALA • Resolución de indicación en una balanza es la mínima diferencia entre dos medidas que se puede leer en el indicador. • En un indicador digital esa diferencia es el escalón numérico mínimo, llamado también valor de paso o división de escala REPETIBILIDAD • La repetibilidad se define como el grado de aproximación mutua de mediciones consecutivas de la misma magnitud, efectuadas bajo las mismas condiciones de medida. • La distribución de errores por carga reiterada de la misma muestra responde a una distribución normal (desviación de medida aleatoria). Por tanto, el grado de repetibilidad es la desviación típica de las mediciones individuales obtenidas. LINEALIDAD • • • La linealidad indica hasta qué punto la balanza puede seguir una relación lineal entre la carga puesta y el valor mostrado. Para ello se representa una recta como curva característica de pesada entre carga cero y carga máxima. La desviación lineal define la anchura de la banda dentro de la cual puede presentarse una desviación más o menos de medida de la curva característica ideal. La curva característica de una balanza electrónica no es completamente ideal, sino que adquiere una forma de S característica. Por tanto, existen pequeñas desviaciones a 1/4 y 3/4 de la carga máxima, cuyo origen está en el sistema y por ello suelen tener escasa relevancia para la exactitud de medida relativa. SENSIBILIDAD TERMICA • La variación de la sensibilidad con la temperatura es la desviación reversible del valor medido bajo la influencia de una variación de temperatura del entorno. Se expresa mediante el coeficiente de temperatura de la sensibilidad (TK), el cual indica la desviación en tanto por ciento de la indicación del peso (o de la pesada inicial) por grado Celsius. EXCENTRIDAD DE CARGA • Este parámetro esta asociado con la posición del objeto a pesar en el receptor de carga y con la repetibilidad de la balanza, en el protocolo de instalación se indica cual es el EMP por excentricidad. AJUSTE • Se regula la sensibilidad de la balanza hasta que el valor mostrado coincida con la carga puesta. El resultado correcto se puede leer directamente sin corrección. AJUSTE • Los instrumentos para pesar que están diseñados para ser ajustados regularmente antes del uso, se deberían ajustar antes de la calibración, a menos de que se acuerde lo contrario con el cliente. El ajuste se debería realizar con los medios normalmente aplicados por el cliente y siguiendo las instrucciones del fabricante, cuando estén disponibles. • Para una calibración “in situ” se debería pedir al usuario del instrumento que asegure que prevalecen las condiciones normales de uso durante la calibración. De esta manera efectos que interfieren como flujos de aire, vibraciones o la inclinación de la plataforma para medir pueden, tanto como sea posible, ser intrínsecos a los valores medidos y por lo tanto puedan ser incluidos en la incertidumbre de la medición determinada. ALCANCE DE LA CALIBRACION • A menos que el cliente lo requiere de otra manera, una calibración cubre el alcance de pesada completo, desde cero hasta la capacidad máxima Max. • El cliente puede especificar una parte especial del alcance de pesada, limitado por una carga mínima Min′ y la carga mayor a ser pesada Max′, o cargas individuales nominales para las cuales requiere calibración. • Con un instrumento para pesar de varios intervalos de medición, el cliente debería identificar que intervalo(s) se debería(n) calibrar. LUGAR DE LA CALIBRACION 1. La calibración se realiza normalmente en el lugar donde se usa el instrumento para pesar. 2. Si un instrumento para pesar se cambia a otro lugar después de la calibración, posibles efectos debidos a o diferencia en la aceleración de la gravedad local, o variación en las condiciones ambientales, o condiciones mecánicas y térmicas durante el transporte pueden alterar muy probablemente el funcionamiento del instrumento y posiblemente invalidar la calibración. Por este motivo el movimiento del instrumento después de la calibración se debe evitar si no se ha demostrado la inmunidad a estos efectos en el instrumento para pesar en particular, o para ese tipo de instrumentos. Si eso no ha sido demostrado no se debería aceptar el certificado de calibración como prueba de trazabilidad. PESAS PATRON • • • La trazabilidad de las pesas que se usarán como patrón se debería conseguir por calibración. Las pesas que cumplen con las especificaciones relevantes de la recomendación internacional OIML R 111 satisfacen todos esos requisitos para pesas patrón. Los errores máximos permitidos, o las incertidumbres de calibración de las pesas patrón deberían ser compatibles con la división de escala, d , del instrumento para pesar y/o las necesidades del cliente con respecto a la incertidumbre de la calibración de su instrumento. PRUEBAS DE CALIBRACIÓN • Las pruebas normalmente se realizan para determinar 1. la repetibilidad de las indicaciones, 2. los errores de las indicaciones, 3. el efecto en la indicación de la aplicación excéntrica de una carga. • El cliente y el laboratorio de calibración deberán acordar los detalles de las pruebas para una calibración individual. Las partes también deberán acordar las pruebas o verificaciones adicionales que puedan apoyar en la evaluación de desempeño del instrumento bajo las condiciones especiales de uso. Tal acuerdo debería ser consistente con el número mínimo de pruebas REFERENCIA - 1 • NTC 2031. INSTRUMENTOS DE FUNCIONAMIENTO NO AUTOMATICO. REQUISITOS TECNICOS. ENSAYOS. (OIML R76 -1:1992-1994) (LA VERSION 2006 DE LA OIML R 76-1 SE PUBLICO EN DICIEMBRE DE 2007) • Alcance • Esta norma especifica los requisitos metrológicos y técnicos para los instrumentos de pesar no automáticos que se someten a control metrológico oficial. • Está destinada a presentar requisitos y procedimientos de ensayo normalizados para evaluar las características metrológicas y técnicas de manera uniforme y trazable. REFERENCIA - 2 • • • • • • • GUÍA SIM PARA LA CALIBRACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS PARA PESAR DE FUNCIONAMIENTO NO AUTOMATICO : 2009 ALCANCE Esta publicación ha sido desarrollada por el Grupo de Trabajo de Masa y Unidades Relacionadas del SIM (SIM-MWG7) con la intención de armonizar los métodos para la calibración de los instrumentos para pesar de funcionamiento no automático entre los países del SIM. Para esta publicación se tomo como referencia al documento Euramet/cg18/v.02 (anteriormente EA-10/18) PROPOSITO Este documento ofrece una guía a las entidades nacionales de acreditación sobre los requerimientos mínimos para la calibración de los instrumentos para pesar de funcionamiento no automático, y por otro lado, propone procedimientos prácticos para los laboratorios de calibración. El documento contiene ejemplos detallados de la estimación de la incertidumbre de las mediciones. SIMILITUDES Y DIFERENCIAS • • • • SIMILITUDES. APLICA PARA INSTRUMENTOS DE FUNCIONAMIENTO NO AOTMATICO. APLICAN BASICAMENTE LAS MISMAS PRUEBAS: REPTIBLIDAD, EXCENTRICIDAD Y EXACTITUD. REQUIEREN DE PESAS CALIBRADAS, AUNQUE PARA CIERTAS PRUEBAS SE PUDEN USAR CARGAS SUSTITUTAS. • • • • • • • • • • • DIFRENCIAS NTC 2031 – ORIENTADA A METROLOGIA LEGAL – APROBACION DE MODELO Y VERIFICACION SIM – ORIENTADA A CALIBRACION DE INSTRUMETNOS EN USO, BAJO SISTEMAS DE CALIDAD - CERTIFICACION Y ACREDITACION NTC 2031 – NO INDICA FORMALMENTE UN PROCEDIMINTO DE CALIBRACION SIM – ES UNA GUIA DETALLADA PARA CALIBRACION NTC 2031 – TIENE PARAMETROS DE CONFORMIDAD SIM – DEJA ABIERTTA LA CONFORMIDAD AL USARIO NTC 2031 – NO INDICA FORMAS DE ESTIMACION DE LA INCERTIDIUMBRE SIM – TIENE DETALLADOS PASOS PARA ESTIMACION DE LA INCERTIDUMBRE NTC 2031 – DIRECTRICES DE AUTORIDADES EN METROLOGIA LEGAL SIM – DIRECTRICIES DE ENTES ACREDITADORES, LABORATORIOS Y USUARIOS LA GUIA SIM MWG7:2009 • Este documento contiene una guía para la calibración estática de los instrumentos para pesar de funcionamiento no automático auto indicados (en adelante llamados “instrumentos”), en particular para mediciones a realizar, cálculo de los resultados de la medición, determinación de la incertidumbre de la medición, contenido de los certificados de calibración. Los resultados están expresados en unidades de masa. INTENCION GUIA SIM • La intención de la información presentada en esta guía es ser utilizada por, y debería ser observada por: 1. las entidades de acreditación de laboratorios para la calibración de instrumentos para pesar, 2. laboratorios acreditados para la calibración de instrumentos para pesar de funcionamiento no automático, 3. laboratorios de prueba, laboratorios o fabricantes que utilicen instrumentos para pesar de funcionamiento no automáticos calibrados utilizados par realizar mediciones relevantes para la calidad de la producción que afecte los requisitos del Sistema de Calidad (p. ej. Serie ISO 9000 , ISO 10012, ISO/IEC 17025) CERTIFICADO DE CALIBRACION PARTE I INFORMACION GENERAL • Identificación del Laboratorio de Calibración, referencia a la acreditación (entidad de acreditación, numero de la acreditación), identificación del certificado (numero de calibración, fecha de expedición, numero de paginas), • • firma(s) de persona(s) autorizada(s). Identificación del cliente. • Identificación del instrumento calibrado, (fabricante, tipo de instrumento, Max, d , lugar de instalación). • Advertencia de que el certificado puede ser reproducido solo de manera integra. CERTIFICADO DE CALIBRACION PARTE II • INFORMACION ACERCA DEL PROCEDIMIENTO DE CALIBRACION Fecha de las mediciones y lugar de calibración Condiciones ambientales y/o uso que pueda afectar a los resultados de la calibración. Información acerca del instrumento (ajuste realizado, cualquier anormalidad del funcionamiento, ajustes del programa de computo (software) si esto es relevante para la calibración, etc.). Referencia a, o descripción del procedimiento aplicado, en caso de que este no sea obvio en el certificado, p.e. tiempo de estabilización observado entre cargas y/o lecturas. Acuerdos con el cliente p.e. sobre el alcance de calibración limitado, especificaciones metrológicas para las cuales se ha declarado conformidad. Información acerca de la trazabilidad de los resultados de la medición. CERTIFICADO DE CALIBRACION PARTE III RESULTADOS DE MEDICION • Las indicaciones y/o los errores para las cargas de prueba aplicadas o los errores relacionados a las indicaciones – como valores discretos y/o por una ecuación resultado de la aproximación, • La(s) desviación(es) estandar(es) determinada(s), identificada(s) como relacionada(s) a una sola indicación o al promedio de varias indicaciones, • La incertidumbre expandida de medición para los resultados declarados. Indicación del factor de cobertura k , con el comentario acerca de la probabilidad de cobertura, y la razón para k ≠ 2 cuando aplique. CERTIFICADO DE CALIBRACION PARTE IV RESULTADOS DE MEDICIÓN • Para clientes con menor conocimiento (del tema), tanto como aplique, podrían ser útiles consejos acerca de: la definición indicación, del error de como corregir las lecturas en uso al restar los errores correspondientes, como interpretar las indicaciones y/o los errores declarados con mas decimales que la división de escala d . CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN PARTE V INFORMACION ADICIONAL • Se puede añadir al certificado sin ser parte del mismo, información adicional sobre la incertidumbre de medición esperada en uso o global cuando los errores están incluidos. • Se debería añadir la declaración de que la incertidumbre expandida asociada a los valores resultantes de la formula les corresponde un nivel de confianza de al menos el 95 %. CERTIFICADO DE CALIBRACION PARTE VI INFORMACION ADICIONAL • Sin ser parte del certificado y como información adicional, donde aplique, se puede hacer una declaración de conformidad con alguna especificación existente y un intervalo de validez. • La declaración puede ser acompañada por un comentario que indique que todos los resultados de medición mas las incertidumbres expandidas correspondientes se encuentran dentro de los limites de especificación. CERTIFICADO DE CALIBRACION PARTE VII INFORMACION ADICIONAL • Sin ser parte del certificado y como información adicional, donde aplique, se puede hacer una declaración de conformidad con alguna especificación existente y un intervalo de validez. • La declaración puede ser acompañada por un comentario que indique que todos los resultados de medición mas las incertidumbres expandidas correspondientes se encuentran dentro de los limites de especificación. ANEXO /ANNEX Adicional a la calibración se realizó la inspección en uso empleando el método de comparación directa con los patrones siguiendo los lineamientos de la OIML R 76-1:2006 (E), numerales 8.4.2, 8.3.2 y 8.3.3. Aplicando las siguientes pruebas: excentricidad, movilidad, repetibilidad, exactitud y ajuste de cero y tara. INSTRUMENTO NO VERIFICABLE. El instrumento no cumple con los requisitos indicados en la OIML R 76-1:2006 (E), numera 8.3.2 – Inspección visual. LA PESA Medida material de la masa, regulada en relación con sus características físicas y metrológicas: forma, dimensiones, calidad de la superficie, valor nominal y error máximo permitido. LAS PESAS, PARAMETROS DE CLASIFICACIÓN • • • • • Material – Densidad Características magnéticas Construcción Acabado superficial Errores máximos permisibles PESAS NORMALIZADAS OIML E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M23 y M3 NIST F ANSI/ASTM CLASE 0…7 CLASIFICACIÓN DE LAS PESAS OIML Las clases de pesas OIML se definen así • • E1 Pesas destinadas a asegurar la trazabilidad entre los patrones de masa nacionales (con valores derivados del Prototipo Internacional del kilogramo) y pesas de la clase E2 e inferiores. Las pesas o juegos de pesas clase E1 deben ir acompañados siempre de un certificado de calibración (véase el numeral 15.2.2.1). E2 Pesas destinadas a la verificación o calibración de las pesas de la clase F1 y para usar con los instrumentos de pesaje de exactitud especial clase I. Las pesas o juegos de pesas de la clase E2 deben ir acompañadas siempre de un certificado de calibración (véase el numeral 15.2.2.2). Se pueden usar como pesas clase E1 si cumplen con los requisitos para rugosidad superficial, susceptibilidad magnética y magnetización de las pesas clase E1 y si su certificado de calibración presenta los datos apropiados especificados en el numeral 15.2.2.1. CLASIFICACIÓN DE LAS PESAS OIML • F1 Pesas destinadas a la verificación o calibración de las pesas de la clase F2 y para usar con instrumentos de pesaje de exactitud especial clase I y alta exactitud clase II. • F2 Pesas destinadas a la verificación o calibración de las pesas de las clases M1 y posiblemente e inclusive M2. También están destinadas para usar en transacciones comerciales importantes (por ejemplo de metales y piedras preciosas) en instrumentos de pesaje de exactitud alta clase II. CLASIFICACIÓN DE LAS PESAS OIML • M1 Pesas destinadas a la verificación o calibración de las pesas de la clase M2 y para usar con instrumentos de pesaje de exactitud media clase III. • M2 Pesas destinadas a la verificación o calibración de las pesas de la clase M3 y para usar en transacciones comerciales generales y con instrumentos de pesaje de exactitud media clase III. • M3 Pesas destinadas a ser usadas con instrumentos de pesaje de exactitud media clase III y exactitud común clase IIII. • M1-2 y M2-3 Pesas entre 50 kg y 5 000 kg de exactitud baja, destinadas para usar con instrumentos de pesaje de exactitud media clase III. • NOTA EL error en la pesa usada para la verificación de un instrumento de pesaje no debe exceder 1/3 del error máximo permitido para el instrumento. Estos valores se enumeran en la sección 3.7.1 de OIML R 76 Nonautomatic Weighing Instruments (2006). CARACTERISTICAS DE FABRICACION • CONSTRUCCION: NTC 1848 – • CONDICIONES SUPERFICIALES: NTC 1848 – Numeral 5 Numeral 8 • MATERIALES: NTC 1848 – • AJUSTE: NTC 1848 – Numeral 6 Numeral 9 • DENSIDAD DE MATERIALES: • ROTULADO: NTC 1848 – NTC 1848 – Numeral 7 Numeral 10 • PRESENTACION: NTC 1848 – Numeral 11 CALIBRACION DE PESAS Se cuenta con tres métodos básicos. • 1. Método matricial para diseminación de la masa a partir del kilogramo patrón (Comparación indirecta) • 2. Método de comparación directa por doble sustitución (ABBA) • 3. Método de comparación directa por sustitución simple (ABA) y AB1…BnA • El método de pesada directa no aplica para la calibración de pesas. CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN • FUERZA HITOS EN LA HISTORIA El verdadero iniciador de la Mecánica moderna fue el pisano Galileo GALILLEI (1564-1642) que descubrió las leyes de la caída de los cuerpos y enuncio el principio de la inercia y la ley de composiciones de velocidades. • El holandés Christiaan Huygens (16291695) estudió los relojes y el péndulo y analizó la acción de las fuerzas aplicadas a un móvil. El ingles Isaac Newton (1642-1727) presentó la ley gravitación universal. Los suizos Jacques (16541705) y Jean Bernoulli (1667-1748) aplicaron las teorías mecánicas a los problemas de Dinámica. El francés Pierre Varignon (1654-1722) fue autor de la teoría de los momentos y del principio de las velocidades virtuales. CONSIDERACIONES GENERALES La mecánica es la parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos y las causas que lo producen, es decir, las FUERZAS. Se llama fuerza toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. La Mecánica se divide en Cinemática, que estudia el movimiento independientemente de las fuerzas que lo producen, Estática, que trata de las fuerzas prescindiendo del movimiento, y Dinámica, que se ocupa de las relaciones entre movimientos y fuerzas. PESO El peso de un cuerpo, en un punto determinado, corresponde a la fuerza debida a la atracción que la Tierra ejerce sobre ese mismo punto. Esta varia según los lugares considerados F = m.a o, P = m.g MEDIDA DE PESOS Y DE FUERZAS Para medir los pesos y las fuerzas se utilizan dinamómetros. Estos aparatos permiten equilibrar la fuerza que se mide oponiéndole otra igual y de magnitud conocida. Las unidades de fuerza se establecen a partir del kilogramo patron. Dinamómetro DINAMÓMETRO DINAMÓMETRO DE MUELLE En un cilindro L, que constituye la parte exterior del aparato, se desliza una varilla T, sostenida por un muelle R provisto en su extremidad inferior de un gancho C, del que se cuelga el peso P que hay que medir. Se produce por compresión en el muelle R un acortamiento proporcional a la fuerza P ejercida en el gancho. La varilla T esta graduada en unidades de peso en la parte exterior del cilindro L En algunos dinamómetros de este tipo, el muelle R se deforma por tracción y no por compresión. DINAMÓMETRO DE LAMINAS DE ACERO La lamina elástica es deformable, tiene la forma de una V y Neva en sus dos extremos A y B dos varillas en arco de circulo provistas de anillos, que resbalan, una ante la otra, cuando se ejercen fuerzas sobre los anillos. Se obtiene el peso en el punto a situado sobre una de las varillas graduadas en kilogramos (o en unidades de fuerza) DINAMÓMETRO DE LÍQUIDOS Para las fuerzas de gran intensidad se precede indirectamente midiendo las presiones que estas originan. La fuerza F, cuyo valor se trata de encontrar, actúa sobre un embolo, se superficie S, que comprime un liquido (por lo general aceite) en una bomba La presión p = F/S se transmite por el liquido al tubo de un manómetro metálico cuyas indicaciones son, por consiguiente, proporcionales a F. Este aparato se gradúa, como los demás dinamómetros, por medio de fuerzas conocidas, y el limbo (escala graduada en forma de corona) esta dividido en unidades de fuerzas. UNIDAD DE MEDIDA DE FUERZA La unidad del Sistema Internacional de Unidades SI, para la magnitud fuerza, es la unidad derivada con nombre especial: Newton Su símbolo es N y su expresión en términos de unidades SI básicas es: Newton es la fuerza que actuando sobre 1 kg de masa le produce una aceleración de 1m/s2 OTRAS UNIDADES DE MEDIDA DE FUERZA Sistema Inglés Sistema métrico Onza-fuerza ozf Newton Libra Fuerza lbf Dina Poundal N Gramo fuerza gf Kip fuerza ó kilolibra fuerza kipf = 1000 lbf kgf - kp Tonelada fuerza US (corta) Kilogramo-fuerza ó kilopondio 2000 lbf Tonelada-fuerza tf = 1000 kgf NIVELES DE JERARQUÍA DE CALIBRACIÓN PARA INSTRUMENTOS MEDIDORES DE FUERZA MAQUINAS PATRÓN DE FUERZA POR CARGA DIRECTA PATRONES DE REFERENCIA DE FUERZA MAQUINAS DE ENSAYO DE TENSIÓN Y COMPRESIÓN Patrones Nacionales INSTRUMENTOS MEDIDORES DE FUERZA Patrones de Referencia Patrones de Trabajo Medios para Ensayos SENSORES DE FUERZA EN MANIQUÍES Método de Medición REFERENCIAS • • • • • • • • • • • • • NTC 2031:2014 NTC 1848:2007 OIML R 76-1:2006 OIML R111:2004 ABC DE LA PESADA Mettler Balanza o básculas en la gestión de la calidad. Mettler Vocabulario Internacional de Metrología – Conceptos fundamentales y generales, y términos asociados (VIM):2008 GUIA SIM PARA LA CALIBRACION DE LOS INSTRUMENTOS PARA PESAR DE FUNCIONAMIENTO NO AUTOMATICO. SISTEMA INTERAMERICANO DE METROLOGIA: 2009 Metrological requeriments. Sartorius. Calibration of weighing instruments an uncertainty of calibration (Boletín OIML XLII octubre 2001) IMAGENES. METTLER TOLEDO IMAGENES. SARTORIUS IMAGENES. KERN DATOS DE CONTACTO INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGÍA – INM Av. Cra. 50 No. 26 – 55 Interior 2 CAN Bogotá, Colombia Teléfono: 2542222 E-mail: [email protected] Páginas Web: www.inm.gov.co www.rcm.gov.co Gracias
