Calibración de pesas para el control de instrumentos de pesar

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Instituto Nacional
de Tecnología Industrial
Centro de Desarrollo e Investigación
en Física y Metrología
Procedimiento específico: PEMA08M
CALIBRACIÓN DE PESAS PARA
EL CONTROL DE INSTRUMENTOS
DE PESAR DE ALTA CAPACIDAD
O DETERMINACIÓN DE MASA
CONVENCIONAL
Revisión: Febrero 2015
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PEMA08M Lista de enmiendas: Febrero 2015
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PEMA08M Índice: Febrero 2015
NOMBRE DEL CAPÍTULO
REVISIÓN
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Febrero 2015
Lista de enmiendas
Febrero 2015
Índice
Febrero 2015
Calibración de instrumentos de pesar de funcionamiento no-automático con equilibrio no-automático
Febrero 2015
Apéndice 1
Febrero 2015
Apéndice 2
Febrero 2015
Apéndice 3
Febrero 2015
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1. Objetivo
Establecer el procedimiento para la calibración de pesas para el control de instrumentos de pesar de
alta capacidad.
2. Alcance
Aplicable a todas a quellas pesas cuyo valor nominal se encuentre entre 100 kg y 1 000 kg y que, por
sus características físicas y metrológicas: forma, material, dimensiones, textura superficial, identificación y apartamiento con resp ecto a su valor nominal, se encua dra dentro de la Reglamentación Nacional vigente Nº 456.
3. Definiciones y abreviaturas
3.1. La calibración comp rende un conjunto de operaciones metrológicas, que tienen como fin en el
caso de la calibración la determinación de los apartamientos de su masa con respecto a su valor nominal (error) y determinar si éstos se hallan dentro de los límites de una determinada clase de exactitud. La determinación de masa consiste en determina r la masa convencional de la pieza.
3.2. Para una pesa calibrada a 20 º C, la masa convencional es la masa de una pesa referencia da a una
densida d de 8 000 kg/m3, en aire de densida d 1,2 kg/m3.
3.3. Abreviaturas
ρa
densidad del aire húmedo.
T
temperatura del aire.
H
humedad relativa del aire.
P
presión atmosférica.
4. Referencias
4.1. Manual de la Calidad del INTI- Física y Metrología.
4.2. Resolución Nacional de la SECRETARIA DE ESTADO DE COMERCIO Y NEGOCIACIONES ECONOMICAS INTERNACIONALES Nº 456 del 02 de diciembre de 1983.
4.3. Recomendación Internacional de la OIML R 111-1 edición 2004 (E) “Weights of classes E1, E2, F1,
F2, M1, M1-2, M2, M2-3, M3.
5. Responsabilidades
5.1. Del coordinador de la Unidad Técnica Masa
Supervisa la realización de las calibraciones, verifica que se cumpla los procedimientos y revisa los resultados.
5.2. Del pers onal del laboratorio
Realiza las calibraciones aplicando el p resente p rocedimiento de calibración, procesando los correspondientes datos y emitiendo el certificado.
6. Instrucciones
6.1. Generalidades
Determinación del error en pesas de gran capacidad, por comparación con pesas patrón, mediante
método de sustitución doble o también llamado “METODO DE BORDA”.
Valor convencional de los resultados de las pesadas en aire, en concordancia con la recomendación
internacional OIML Nº D28
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6.2. Elementos necesari os
Los elementos básicos necesarios para efectuar la calibración de cada pesa son:
a) equipo de limpieza.
b) instrumentos de medición, para determinar la densidad del aire.
c) juego de pesas patrón.
d) elementos necesarios para el correcto manipuleo de las pesas patrón.
e) balanzas y comparadores de masa.
f) Equipo de limpieza: paño o papel fino, sua ve, (que no deje pelusas) solvente y alcohol etílico.
g) Instrumento de medición de temperatura, humedad y presión, para la determinación de la densidad del aire húmedo. La identificación de los instrumentos utilizados se encuentran registrados en la
planilla de equipos utilizados (Apéndice 3).
Siendo los requerimientos:
Temperatura:
resolución = 0,1 ºC
incertidumbre = ± 0,5 ºC
Humedad:
resolución = 1 %
incertidumbre = ± 4 %
Presión absoluta:
resolución = 1 hPa
incertidumbre = ± 2 hPa
h) Juego de pesas patrón: desde 1 g hasta 500 kg, con los correspondientes certifica dos de calibración
y trazabilida d.
La incertidumbre del conjunto de pesas patrón utiliza das para la calibración no deberá exceder 0,3
veces la incertidumbre de la pesa a calibrar.
La densidad del material de estas pesas debe ser tal que una variación de la densidad del aire en ± 10
3
% del valor de 1,2 kg.m no p roduzca va riaciones de la masa , mayores a 1/4 de la desviación máxima
permitida.
La identificación de las pesas utiliza das se encuentran registra das en la planilla de equipos utilizados
(Apéndice 3).
i) Dependiendo en cada caso en particula r, se usan: guantes, pinzas con punta no abrasiva , dispositivo adecuado, auto elevador, zorra, carro, eslingas grilletes, paño y papel fino que no deje pelusa.
j) La balanza debe cubrir un rango de 100 kg a 1 000 kg y su identificación se encuentra registrada
en la planilla de equipos utilizados (Apéndice 3).
k) Elementos de seguridad acorde a la tarea a realizar.
6.3. Descripción
6.3.1. Control visual
Se observa que las pesas estén p rotegidas convenientemente para el trasla do y debidamente identificadas.
Se comprueba que las pesas posean la verificación primitiva , certificado de autoverificación o determinación de conformidad según corresponda.
En el caso de que las pesas no posean esta documentación, se consultar con el cliente. No se podrá realizar la calibración de las mismas, a menos que el PML del INTI disponga una excepción para el caso.
Se verifica que las pesas estén constituidas, en material y forma de acuerdo a lo exp resa do en él titulo
V de la resolución de secretaria de Industria y Comercio Nº 456 (y de ser necesario, con un recubrimiento anticorrosivo adecuado).
Se observa la terminación superficial y si presentan golpes o marcas sobre esta, las observaciones son
registradas en la PLANILLA DE DATOS. (Apéndice 1).
6.3.2. Identificación de las pesas
La identificación de las pesas se realiza tomando como tal la que se consigna en la pesa y se completa
la PLANILLA DE DATOS (Apéndice 1) (ma rca, Nº de serie, identificación del cliente, etc.)
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6.3.3. Limpieza
Las pesas son primeramente limpiadas con un paño o papel embebido en solvente, luego con otro paño o papel fino embebido en alcohol etílico y finalmente se las seca con un paño o papel fino.
6.3.4. Estabilización
Finaliza da la tarea de limpieza, y colocadas a resguardo debidamente identificadas se las lleva al laboratorio y se las deja estabilizar por un termino no inferior a dos días antes de comenza r su calibración.
6.3.5. Determinación de l os errores o de la masa convencional .
Finaliza do el tiempo de estabilización correspondiente se compara la pesa con pesas patrón utilizando como instrumento compara dor la balanza.
Se toma la pesa a calibrar y las p esas patrón (siendo esta de una clase superior), logrando que la sumatoria de estas igualen la masa de la pesa a calibra r.
Se registra en la planilla de datos (apéndice 1) los parámetros de presión, temperatura y humedad
para calcular la densida d del aire húmedo como se establece en el procedimiento “PEMA 03V”.
Se realizan no menos de tres ciclos de comparación entre el patrón y la incógnita como se indica en el
esquema siguiente y los valores obtenidos se registran en la PLANILLA DE DATOS. (Apéndice 1):
Patrón + sobrec
(+ sobrec sensib)
incógnita + sobrec
(sobrec sensib +)
Patrón + sobrec
(sobrec sensib + )
(+ sobrec sensib)
incógnita + sobrec
a) Método de toma de LECTURAS DEL PATRON E INCOGNITA
Haciendo oscilar la balanza alternativamente entre un punto muerto superior e inferior a lo largo de
la escala y luego de los dos primeros ciclos (para su estabilización) se p rocede de la siguiente manera:
se toma en forma alternativa seis valores del punto muerto sup erior y cinco valores del punto muerto
inferior, registrándolos en LA PLANILLA DE DATOS (Apéndice 1).
Se promedian entre sí el promedio de los valores correspondientes al punto muerto superior con el
promedio de los valores que corresponden al punto muerto inferior.
b) B) Método de toma de LECTURAS DEL PATRON + SOBRECARGA DE SENSIBILIDAD E INCOGNITA +
SOBRECARGA DE SENSIBILIDAD.
Luego de la última lectura del punto muerto sup erior y cuando pasa el punto muerto inferior siguiente, se deposita suavemente sobre el receptor de carga la pesa de sobrecarga de sensibilidad y luego de
dos ciclos (para su estabilización) se procede de la siguiente manera: se toma en forma alternativa
cuatro valores del punto muerto superior y tres valores del punto muerto inferior, registrándolos en
LA PLANILLA DE DATOS (Apéndice 1).
Se promedian entre sí el promedio de los valores correspondientes al punto muerto superior con el
promedio de los valores que corresponden al punto muerto inferior.
Con todos los datos obtenidos se aplica la siguiente fórmula:
1 3  L Xik ⋅ f Xik − SC Xik + L Xfk ⋅ f Xfk − SC Xfk LPik ⋅ f Pik − SC Pik + LPfk ⋅ f Pfk − SC Pfk
E x = ⋅ ∑ 
−
3 k =1 
2
2

 + E p + mC

Donde:
Ex es el error convencional de masa
Lxik es el resulta do de las lecturas iniciales de la incógnita correspondiente al ciclo k según (A).
Lxfk es el resulta do de las lecturas finales de la incógnita correspondiente al ciclo k según (A).
Scxik es la sobrecarga colocada sobre la p rimera incógnita del ciclo k.
Scxfk es la sobrecarga colocada sobre la segunda incógnita del ciclo k.
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Lpik es el resultado de las lecturas iniciales del patrón correspondiente al ciclo k según (A).
Lpfk es el resultado de las lecturas finales del patrón correspondiente al ciclo k según (A).
Scpik es la sobrecarga colocada sobre el p rimer patrón del ciclo k.
Scpfk es la sobreca rga coloca da sobre el segundo patrón del ciclo k.
Ep error del patrón utilizado para comparar la incógnita.
mC corrección del valor convencional de masa a condiciones normales
donde:
m es el valor nominal de masa de la p esa a calibrar
C es el factor de corrección para llevar el valor convencional de masa a condiciones normales
𝐶=�
Donde:
ρ i es la densidad de la pesa incógnita
1
𝜌𝑖
−
1
𝜌𝑝
� (𝜌𝑎 − 𝜌0 )
ρ p es la densidad de la pesa patrón
ρ a es la densidad del aire
ρ 0 es la densidad normal del aire 1,2 kg/m
3
f xik es el factor de ajuste de sensibilida d para la primera incógnita , igual a:
donde: SCsens,xik es la masa conocida de la sobrecarga utilizada para el ajuste de sensibilidad sobre la
f xik =
scsen s , xik
Lsen s , xik − Lxik
primera incógnita del ciclo k, y Lsens,xik es el resultado de las lecturas obtenidas al pesar la primera
incógnita en el ciclo k, con esta masa a diciona da según (B).
f xfk es el factor de ajuste de sensibilidad para la segunda incógnita, igual a:
f xfk =
scsen s , xfk
Lsen s , xfk − Lxfk
donde: SC sens,xfk es la masa conocida de la sobrecarga utilizada para el ajuste de sensibilidad sobre la segunda incógnita del ciclo k, y Lsens,xfk es el resultado de las lecturas obtenidas al pesar la segunda incógnita en el ciclo k, con esta masa adicionada según (B).
f pik es el factor de ajuste de sensibilidad para el p rimer patrón, igual a:
f pik =
scsens , pik
Lsens , pik − L pik
SCsens,pfk es la masa conocida de la sobreca rga utiliza da para el ajuste de sensibilidad sobre el primer
patrón del ciclo k, y Lsens,pfk es el resultado de las lecturas obtenidas al pesar el primer patrón en el ciclo
k, con esta masa adicionada según (B).
f pfk es el factor de ajuste de sensibilidad para el segundo patrón, igual a:
f pfk =
scsen s , pfk
Lsen s , pfk − L pfk
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donde SCsens,pfk es la masa conocida de la sobrecarga utilizada para el ajuste de sensibilida d sobre el segundo patrón del ciclo k, y Lsens,pfk es el resultado de las lecturas obtenidas al pesa r el segundo patrón en
el ciclo k, con esta masa adicionada según (B).
Un control de los resultados se realiza cada vez que una pesa o juego de pesas es recibido con un certificado de calibración anterior o posea un historial de las mismas.
En el caso de una diferencia de masa entre los nuevos resulta dos y los anteriores que escapa a la incertidumbre decla rada o calculada se realiza un cruce con otros patrones, de persistir la diferencia se
realiza el control de todo el procedimiento, si tampoco se detecta problemas en el p rocedimiento se
dará por valido el nuevo resultado obtenido de la calibración.
6.3.6. Cálculo de la incertidumbre en la calibración
El cálculo y balance de incertidumbre se puede realizar en la planilla de cálculo PEMA08M.xls. En el
apéndice 2 se incluye un ejemplo de este cálculo.
Para el cálculo de la incertidumbre de se tienen en cuenta los siguientes componentes
Repetibilidad del proceso de pesa da. Este componente se calcula, o bien estadísticamente (ver 7.8.1.) o
bien a partir de la desviación estándar histórica de la balanza. Se incluyen en este componente los
efectos de excentricidad
 Repetibilidad del proceso de pesa da. Este componente se calcula, o bien estadísticamente (ver
7.8.1.) o bien a partir de la desviación estándar histórica de la balanza. Se incluyen en este componente los efectos de excentricida d

Incertidumbre de la pesa patrón. Se obtiene del certificado de calibración
 Incertidumbre debida a la estabilidad de la pesa patrón. Si se trata de un a pesa patrón sin historia
se toma como incertidumbre de estabilidad la incertidumbre de calibración del patrón aplicándole
distribución rectangular para estandariza rla

Incertidumbre asocia da al empuje del aire. Se utiliza la fórmula C6.3.1.
 Incertidumbre del comparador de masa. Es estimada a partir de la resolución del comparador, tanto al pesar la incógnita como el patrón
 Incertidumbre asocia da a la sensibilida d. Se estima de acuerdo a (1) de 7.8. y a la fórmula C.6.4.1.
de la ref. 4.2.
Se observa que el valor de incertidumbre expandida obtenido sea menor o igual a un tercio del EMT
(error máximo tolerado para la clase). En el caso de que sobre pase, sé recalibra nuevamente la pesa,
colocando en observaciones de la planilla de datos (apéndice 1) el inconveniente observa do para su
contemplación.
Finalmente en el certificado de calibración se exp resa como “INCERTIDUMBRE” el tercio del EMT correspondiente.
Nota: Para evaluar los componentes de tipo A de las lecturas promedios asociados a la repetibilidad de
la balanza, se utiliza la desviación estándar histórica de la balanza, la cual aparece en el certificado de
calibración de ésta.
7. Certificado de calibraci ón
El certificado de calibración es elaborado de acuerdo a lo establecido en el manual de la calidad de
INTI – Física y Metrología
Este certificado contiene cuando corresponde:
•
Identificación de las pesas.
•
Código de aprobación de modelo.
•
Valor nominal de las pesas.
•
Apartamiento con respecto al valor nominal o valor de masa convencional con su incertidumbre.
•
Temperatura , Humedad y Presión y densida d del aire promedio durante la calibración con sus incertidumbres
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PEMA08M: Febrero 2015
8. Registros de la calidad
Se conservan registros manuscritos de las observaciones originales, copia de los certificados emitidos,
como así también copia de la orden de trabajo, salida de elementos y demás documentación relacionada, de acuerdo con el Manual de Calida d del INTI – Física y Metrología capítulo 11.
9. Precauci ones
 En caso de manipular grandes masas, deben utiliza rse elementos de protección personal adecuados (zapatos, arneses, espaldera, casco, guantes, entre otros)
 Sólo personal capacitado y autorizado podrá trabajar con el puente grúa , auto-eleva dores, observando las instrucciones de uso correspondientes
10. Apéndices y anexos:
Nº APÉNDICE
TÍTULO
1
Planilla de datos
2
Balance de incertidumbre – ejemplo
3
Planilla de equipos utilizados
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PEMA08M Apéndice 1: Febrero 2015
Planilla de toma de datos:
Identificación del informe: . . . . . . . . . . . . . . .
fecha: . . . . . . . . . . . . . . . . realizó: . . . . . . . . .revisó: . . . . . .
masa de la pesa: . . . . . .
precisión requerida: . . . . . . .
Nº de serie: . . . . . . . . N° aprobación de modelo: . . . . . . . otra identif: . . . . . . . . . . . .
estado de limpieza: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
estado de la terminación superficial: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Metodo de limpieza: . . . . . . . . . . . . . . . Tiempo de estabilización: . . . . . . . . . . . . . .
patrón utilizado: . . . . . . . . . .
identificación: . . . . . . . . . . .
certificado de calibración: . . . . .
patrón utilizado: . . . . . . . . . .
identificación: . . . . . . . . . . .
certificado de calibración: . . . . .
. . .
. . .
. .
. . .
. . .
. .
sobre carga sobre la patrón :
sobre carga sobre la incognita :
identificación: . . . . . . . . . . . .
certificado de calibración: . . . . . .
.
.
clase: . . . . . . . . . . .
.
.
clase: . . . . . . . . . . .
NO
NO
. . .
.
SI
SI
pesa: . . . . . . . .
pesa: . . . . . . . .
clase: . . . . . . . . . . .
Valores obtenidos:
CICLO No . . . . . .
temperatura inicial : . . . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . . %. presión inicial: . . . . . . . .hPa
patrón
PMS
incognita
PMI
PMS
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMS
Incognita
PMI
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
Xxxxxx
PMS
PMS
patrón
PMI
xxxxxxx
PMI
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
PMS
PMS
Xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
xxxxxxx
PMS
PMI
xxxxxxxx
temperatura inicial : . . . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . .%. presión inicial: . . . . . . hPa
Hoja 1 de 2
Formulario PEMA08M/01
1 de 2
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PEMA08M Apéndice 1: Febrero 2015
CICLO No. . . . .
temperatura inicial : . . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . .%. presión inicial: . . . . . . . hPa
patrón
PMS
incognita
PMI
PMS
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMS
incognita
PMI
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
PMS
PMS
Xxxxxx
patrón
PMI
PMI
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
PMS
PMS
Xxxxxxx
Xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
PMS
PMI
xxxxxxx
xxxxxxxx
temperatura inicial : . . . . . oC humedad inicial: . . . . . .%. presión inicial: . . . . . hPa
CICLO No. . . .
temperatura inicial : . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . . % presión inicial: . . . . . . . . hPa
patrón
PMS
Incognita
PMI
PMS
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMS
incognita
PMI
Xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
Xxxxxx
PMS
PMS
patrón
PMI
Xxxxxxx
PMI
xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
PMS
PMS
Xxxxxxx
Sobrecarga
Valor: . . . g
PMI
xxxxxxx
PMS
PMI
xxxxxxxx
temperatura inicial : . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . . .% presión inicial: . . . . . . . hPa
hoja 2 de 2
Formulario PEMA08M/01
2 de 2
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PEMA08M Apéndice 2: Febrero 2015
Ejemplo de Balance de Incertidumbres:
1 de 1
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PEMA08M Apéndice 3: Febrero 2015
Planilla de Equipos:
Instrumento de medición de temperatura, húmeda y presión:
Equipo automático de toma de datos de los parámetros de TEMPERATURA, HUMEDAD RELATIVA Y PRESION ABSOLUTA dentro de
la sala de grandes masas.
-Temperatura: resolución 0,01 oC, incertidumbre 0,5 oC.
Compuesto por 14 canales, modelo THP 14, número de serie .
-Humedad relativa: resolución 0,1%, incertidumbre ± 15%.
THP 14, número de serie .
-Presión absoluta: resolución 0,1 hPa, incertidumbre 5 hPa.
THP 14, número de serie .
Juego de pesas patrón:
Desde 1 g hasta 500 kg, con los correspondientes certificados de calibración y trazabilidad identificadas como:
Juego de pesas clase F1, desde 1 mg hasta 10 kg, marca DOLZ, con número de serie 78772.
Dos pesas clase F1 de 20 kg cada una, marca Dolz, con números de serie 7873ª - 7873B.
Sumatoria de pesas de 20 kg de fundición pintadas, calibradas de a tres formando 8 conjuntos de 60 kg cada uno y uno de 20 kg,
los conjuntos formados por las pesas de 20 kg se identifican como: “020,022,014” ; “021,109,106” ; “111,108,103” ;
“016,029,13” ; “112,104,109” ; “113,105,110” ; “023,107,15” ; “102,101,018” ; “024”.
El motivo de la presentación de la sumatoria de 500 kg en conjuntos de pesas de 20 kg se debe a que de este modo se logra disminuir la incertidumbre de la sumatoria respecto de la incertidumbre de la misma calibrando las pesas de 20 kg individualmente. Lo
que se hace en este caso imprescindible es recalibrar esta sumatoria previamente a cada utilización de la misma ya que no se puede
asegurar la estabilidad de la masa en el tiempo. Esta calibración debe efectuarse según se indica en el procedimiento PEMA 07M .
Diez pesas con características físicas asimilable a clase E2, con incertidumbre asimilable a clase F1 modelo INTI, INTI 102 C 001477
- INTI 102 C 001472 - INTI 102 C 001481 - INTI 102 C 001473 - INTI 102 C 001474 - INTI 102 C 001480 - INTI 102 C 001476 - INTI
102 C 001478 - INTI 102 C 001475.
Pesas de 500 kg de fundición pintada identificadas como: ”5”,”1”.
Balanzas y comparadores de masa:
Rango de 100 kg a 1 000 kg: Balanza de brazos iguales, marca “FRAZIER”, capacidad máxima 1 200 kg, resolución 0,8 g, desviación
standard relativa referida a la carga máxima ± 3.10-6, número de inventario 039508001.
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