Nuevas capacidades de calibración

NUEVAS CAPACIDADES DE MEDICIÓN ACREDITADAS;
TERMOPARES
Mauricio Araya C.
Juan Carlos Soto R.
11 diciembre 2015
INTRODUCCIÓN
Los termopares son los sensores más ampliamente usados en la industria
para la medición de temperatura, por lo que el LCPN-T se dio la tarea
durante parte del 2014 y el 2015 de acreditar este servicio de calibración.
Esta presentación muestra los aspectos más relevantes del
procedimiento postulado ante el organismo de acreditación alemán
(DAkkS) bajo el cual se sustentan las mejores capacidades de medición del
país.
RESUMEN
ALCANCE
PROCEDIMIENTO DE
CALIBRACIÓN
MODELO DE
MEDICIÓN Y
CÁLCULO DE
INCERTIUDMBRE
CONCLUSIÓN:
MCM
RESUMEN
ALCANCE
La extensión de las capacidades de medición para la
calibración de termopares cubre un amplio rango de
temperaturas
ALCANCE
Calibración de termopares y sistemas indicadores de temperatura que usen un
termopar cómo sensor, medidas en una fuente de calor con temperatura
controlada, en el rango de -80 °C a 1100 °C
Alcance hasta el 2015
Alcance a partir del 2016
El LCPN-T cuenta con una serie de equipamiento,
patrones de referencia y medios de comparación para
la calibración de termopares.
SE ADQUIRIÓ NUEVO EQUIPAMIENTO
Baño Líquido
Horno de Pozo Seco
Multímetro Digital
EQUIPAMIENTO NUEVO: Baño Líquido
Baño Líquido Fluke Modelo 7381
Rango de Trabajo: -80 °C a 110°C
Rango de Uso: -80 °C a 0°C
EQUIPAMIENTO NUEVO: Multímetro Digital
Multímetro Agilent modelo 34872A
Sistema de Medición para la calibración de termopares
EQUIPAMIENTO NUEVO: Multímetro Digital
Las conexiones de la tarjeta del multímetro tienen un efecto menor sobre
la incertidumbre asociada a las mediciones de voltaje. Estudios realizados,
muestran que el efecto de estas conexiones tienen una incertidumbre
asociada de u(k=1) = 0,4 µV (a 1100 °C, esto corresponde a u(k=1) = 0,05 °C)
La principal fuente de incertidumbre asociada a las
mediciones de voltaje corresponde a las especificaciones del
multímetro (a 1100 °C, esto corresponde a u(k=1) = 0,14 °C)
EQUIPAMIENTO NUEVO: Horno Horizontal
Horno Marca CARBOLITE Mejorado
Rango de Trabajo: 20 °C a 1200 °C
Rango de Uso: 700 °C a 1100 °C
Interior de la Fuente
CARBOLITE
EQUIPAMIENTO NUEVO: Horno Horizontal
Mediciones realizadas en el horno Carbolite muestran incertidumbres
menores a 0,19 °C en el rango entre 500 °C y 1100 °C. Un ejemplo se
muestra para una temperatura de 1100 °C (medición realizada por un
tiempo mayor 1 hora)
EQUIPAMIENTO NUEVO: Horno Horizontal
Estudios realizados al horno Carbolite asociados a las principales
fuentes de incertidumbre asociadas al horno (estabilidad, homogeneidad
axial, homogeneidad radial) en el rango entre 500 °C y 1100 °C se
muestran a continuación:
A una temperatura de 1100 °C la estabilidad del horno es responsable del
14,4 % de la MCM postulada, mientras que la homogeneidad del horno
(radial y axial) es responsable de un 50 % de la incertidumbre de la MCM
postulada.
RESUMEN
PROCEDIMIENTO DE
CALIBRACIÓN
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN
El proceso de calibración se desarrolla en orden ascendente de temperaturas.
Para cada punto de calibración se realizan 3 mediciones para evaluar la
repetibilidad del termopar bajo calibración, según la siguiente secuencia:
1.- una vez estabilizada la fuente de calor, se realizan 10 mediciones del patrón
y del termopar o sistema bajo calibración.
2.- se retira el termopar o sistema bajo calibración y se espera que alcance
temperatura ambiente; luego se introduce el termopar a la fuente de calor y se
repite 1.
El proceso anterior se repite hasta tener 3 conjuntos de mediciones que
permitirán obtener una incertidumbre debido a la repetibilidad del termopar o
sistema bajo calibración:
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN:
Correcciones Radiales
Cuando los gradientes radiales en el horno son
importantes, se puede utilizar el siguiente esquema para
estimar la corrección debido a la diferencia de
temperaturas entre pozos:
RESUMEN
MODELO DE
MEDICIÓN Y
CÁLCULO DE
INCERTIUDMBRE
MODELO DE MEDICIÓN
Termopar bajo Calibración
MODELO DE MEDICIÓN
Termómetro de Referencia
MODELO DE MEDICIÓN
Fuente de Calor
MODELO DE MEDICIÓN
MODELO DE MEDICIÓN
Para las mediciones de un termopar sólo (sin indicador), se utiliza el
siguiente modelo de medición para la fem del termopar:
CALCULO DE INCERTIDUMBRE
La incertidumbre asociada al error del instrumento bajo calibración se
obtiene directamente a partir del modelo de calibración:
Modelo de Medición
Incertidumbre estándar combinada
Incertidumbre Expandida
CALCULO DE INCERTIDUMBRE
En forma equivalente, para las mediciones directas de la fem del termopar
bajo calibración, la incertidumbre se obtiene directamente a partir del
modelo de calibración:
Incertidumbre estándar combinada
La incertidumbre de Tc se estima a partir de la siguiente ecuación:
donde los coeficientes Cvc tienen en general la siguiente forma:
RESUMEN
CONCLUSIÓN:
MCM
Utilizando este modelo de modelo de medición con su
respectivo cálculo de incertidumbre, el LCPN-T postuló las
siguientes Capacidades de Medición y Calibración
CONCLUSIÓN
Se espera que a comienzos del 2016, estas nuevas MCM
se encuentren oficialmente reconocidas bajo la
acreditación DAkkS, por lo que las mediciones realizadas
en Chile con termopares en el rango entre -80 °C y 1100 °C
sean reconocidas internacionalmente bajo el Acuerdo de
Reconocimiento Mutuo.
NUEVAS CAPACIDADES DE MEDICIÓN ACREDITADAS;
TERMOPARES
Mauricio Araya C.
Juan Carlos Soto R.
11 diciembre 2015