Calibración de instrumentos de nivel.

Instrumentos de medida directa

Para la calibración de aparatos de sonda, cinta y plomada, nivel de cristal y de flotador se utiliza en general una varilla graduada

Instrumentos basados en la presión hidrostática

La calibración de los medidores manométricos, los de membrana y los de burbujeo se realiza en forma análoga a la de los instrumentos de presión, transformado la altura del líquido al valor correspondiente de la presión a simular:

presiónsimulada=hγ10

¿̄

Con: h=alturadel líquido enmγ=peso especificodellíquido en g/cm3

Los medidores de presión diferencial son parecidos a los de caudal y se calibran en forma análoga: la conexión de alta se conecta en un manorreductor o esfigmomanómetro y a una columna de agua o de mercurio para simular el campo de medida y la conexión de baja presión se deja abierta a la atmósfera: la parte trasmisora neumática o electrónica se alimenta aparte. La presión diferencial que se simula corresponde a la altura del líquido según la forma anterior.

Es preciso tener en cuenta las condiciones particulares del transmisor, es decir, si se instalara en un tanque abierto o cerrado y si dispone de resortes de supresión o de elevación para corregir la condensación en el lado de baja presión del instrumento o compensar su instalación en un punto de cota muy inferior a la base del tanque.

Un instrumento de nivel de desplazamiento se calibra conectándolo a un tubo en U transparente que permite ver la altura de agua. La variación de la altura de agua en el tubo simula los puntos de nivel en todo el campo de medida y en el ensayo se sitúa el ajuste de densidad del instrumento en el valor 1. Una vez calibrado el instrumento bastará cambiar el ajuste de densidad al valor que tenga el líquido del proceso. En algunos instrumentos, el fabricante proporciona pesos calibrados para simular el nivel; en este caso no hay necesidad de sumergir el flotador en agua.Es usual comprobar los instrumentos correspondientes (conductivo, capacitivo, ultrasónico y de radiación) en el mismo lugar donde están instalados, ajustando los tornillos correspondientes de cero y de multiplicación de acuerdo con la lectura de un nivel visual adosado al tanque si este lo lleva incorporado o midiendo el nivel desde alguna ventanilla de inspección situada en la parte superior del tanque.El medidor de radiación requiere un extremo cuidado en su manejo y es preciso seguir fielmente las instrucciones descritas en el manual del fabricante y las Normas y Recomendaciones vigentes por los peligros que entraña la no observancia de los mismos.Los medidores de nivel de sólidos de punto fijo pueden comprobarse fácilmente ejerciendo sobre el aparato la presión oportuna correspondiente al esfuerzo que el sólido ejercerá en la instalación. Los medidores de nivel continuo (peso móvil, bascula, capacitivo, ultrasonidos y radiación) requieren usualmente una comprobación en campo, siendo necesario ajustarse a lo indicado en el manual del fabricante.

Calibración de instrumentos de presión. Banco de pruebas y maletas de comprobación.

Para calibrar instrumentos de presión pueden emplearse varios dispositivos que utilizan en general manómetros patrón.

Los manómetros patrón se emplean como testigos de la correcta calibración de los instrumentos de presión. Son manómetros de alta precisión del orden del 0.2% de toda la escala, conseguida mediante un dial con una superficie especular, con un índice y unas graduaciones en la escala muy finas, con una compensación de las variaciones de la temperatura ambiente por bimetal y con varias espiras en el tubo Bourdon. Se consigue todavía mayor precisión (0.1%) situando marcas móviles para cada incremento de lectura del instrumento.

La calibración periódica de los manómetros patrón se consigue con el comprobador de manómetros de pesas.

Consiste en una bomba de aceite o de fluido hidráulico con dos conexiones de salida, una conectada al manómetro patrón que se está comprobando, y la otra a un cuerpo de cilindro dentro del cual desliza un pistón de sección calibrada que incorpora un juego de pesas.

La calibración se lleva a cabo accionando la bomba hasta levantar el pitón con las pesas y haciendo girar éstas con la mano; su giro libre indica que la presión es la adecuada ya que el conjunto pistón-pesas está flotando sin roces. Una pequeña válvula de alivio permite fijar exactamente la presión deseada cuando se cambian las pesas en la misma prueba para obtener distintas presiones, o cuando se da inadvertidamente una presión excesiva.

Dos tipos de pistones de alta y baja presión y varios juegos de pesas permiten obtener márgenes de calibración muy variados (por ejemplo: 0-20, 2-100, 30-150, 70-350, 140-700 bar), siendo la precisión general de la medida de ∓0.1%.

Puede alcanzarse una precisión del ∓0.06% y los pistones y las pesas utilizadas pueden certificarse a ∓0.008%. El uso frecuente del comprobador pude degradar la precisión en ∓0.0015% por año, por lo que puede ser necesaria una rectificación periódica.

El comprobador de manómetros portátil es igual al comprobador exterior excepto que el patrón de comprobación es un manómetro patrón en lugar de las pesas calibradas.

Para presiones bajas del orden de 1 bar como máximo, se emplean columnas de mercurio portátiles para pruebas en campo, o de fijación mural en el taller de instrumentos. Pueden disponer de tres tipos de graduaciones: 0-1000 mm de columna de mercurio (c. de Hg), 0-1.4 bar o de 0-20 psi. Estas columnas de mercurio disponen de conexiones en la parte inferior y en la superior aptas para la medida de presión o de vació respectivamente.

Para la medida de presiones más bajas se utilizan columnas de agua hasta 1.5 m de longitud, que tienen a si mismo conexiones en la parte inferior y en la superior para medir presión o vació respectivamente.

Las columnas de mercurio y de agua descrita y un juego de manómetros patrón se dispone generalmente en un pape o banco de pruebas de instrumentos que incorpora un bomba de vació y filtros manorreductores de aire de presión conectados al aire de instrumentos de la planta.

El conjunto permite comprobar y calibrar instrumentos tales manómetros y vacuómetros y controladores neumáticos, transmisores de nivel neumático y electrónico, transmisor y registrador de caudal, y en general, cualquier instrumento que trabaje en el proceso p trasmita señales neumáticas que estén comprendidas entre los márgenes de presión de los manómetros patrón y de las columnas de agua y de mercurio.

Los fabricantes de instrumentos disponen en general de maletas de calibración para sus instrumentos, que permiten con gran ahorro de tiempo calibrar los aparatos.

Existen calibradores portátiles con microprocesador que permite la generación de señales de presión (y a la vez presión diferencial) estables con compensación de variaciones ambientales de presión y de temperatura que pueden proporcionar márgenes de 0-20 bar y 3 mm c. de a. de vació.

Otro sistema sencillo que permite simular bajas presiones (máximo 0.5 a 1 bar) utiliza el clásico esfigmomanómetro empleado en medicina en la medida de la presión sanguínea; se descarta el brazal y solo se utiliza la pera de inflado con su válvula y el tubo. El conjunto permite simular perfectamente una presión con la ventaja de que el sistema está sellado y que detectara pues fugas de presión en el instrumento, lo cual no lo consigue el compresor de aire con manorreductor por dar una presión de aire continua.

Con el fin de determinar el tamaño del compresor necesario para alimentar los instrumentos a calibrar (o como ayuda en caso necesario para determinar en una instalación fija el compresor y los diámetros de las que alimentan los instrumentos neumáticos del proceso). Al seleccionar el compresor debe también considerarse que lo normal es que funcione solo la mitad del tiempo sin estar en servicio continuo, es decir, que el compresor debe ser capaz de suministrar como mínimo el doble del caudal de consumo de los instrumentos.

En la calibración de lo manómetros es necesario extraer la aguja para ajustar el cero, a no ser que el propio manómetro disponga de un engranaje con accionamiento exterior que modifique de posición la aguja. Es una operación que se debe realizar cuidadosamente, para no dañar la aguja y los mecanismos del movimiento, de modo que es necesario emplear extractores.

La calibración de los instrumentos electrónicos pueden realizarse con maletas de calibración suministradas por los fabricantes de los aparatos y destinadas a sus propios instrumentos, si bien pueden utilizarse en general para instrumentos de otras marcas, salvo que las señales electrónicas empleadas sean distintas.

En esencia se trata de que el sistema de calibración sea capaz de generar y recibir señales de 4-20 mA c.c., 1-5 mA c.c., 10-50 mA c.c., 0-5 mA c.c., 0-20 mA c.c.,1-5 V c.c., etc.,y de suministrar las impedancias externas del circuito asociado con el instrumento.

Las maletas de calibración disponen de conectores para sus aparatos, selectores de tensión para los motores de los gráficos, selectores para instrumentos de panel o auxiliares de panel, selector de señal de salida, generador de tensión e indicador de la señal de proceso, etc.

CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA.para la calibración de instrumentos de temperatura se emplean baños de temperatura (calibradores de bloque metálico, de baño de arena y de baño de líquido), hornos y comprobadores potenciométricos

El calibrador de bloque metálico consiste en un bloque metálico calentado por resistencias con un controlador de temperatura de precisión (± 2ºC) adecuado para aplicaciones de alta temperatura (-25 a 1200ºC). El control de temperatura se realiza con aire comprimido, lo que permite reducir la temperatura desde 1200º C a la ambiente en unos 10-15 minutos. En el calibrador hay orificios de inserción para introducir un termopar patrón y la sonda de temperatura a comprobar. Pueden programarse las temperaturas y la pendiente de subida o bajada y comunicarse a un ordenador.El calibrador de baño de arena consiste en un depósito de arena muy fina que contiene tubos de inserción para la sonda de resistencia o el termopar patrón y para las sondas de temperatura a comprobar. La arena caliente es mantenida en suspensión por medio de una corriente de aire, asegurando así la distribución uniforme de temperaturas a lo largo de los tubos de inserción.El calibrador de baño de líquido, consiste en un tanque de acero inoxidable lleno de líquido, con un agitador incorporado, un termómetro patrón sumergido y un controlador de temperatura que actúa sobre un juego de resistencias calefactoras y sobre un refrigerador mecánico dotado de una bobina de refrigeración. En algunos modelos no existe el refrigerador.El agitador mueve totalmente el líquido, disminuye los gradientes de temperatura en el seno del líquido y facilita una transferencia rápida de calor; el termómetro patrón es de tipo laboratorio, con una gran precisión; el controlador de temperatura puede ser todo-nada, proporcional o proporcional más integral. Los fluidos empleados en el baño son varios, dependiendo del campo de temperatura de trabajo según puede verse en la tabla siguiente.

Los hornos de temperatura son hornos de mufla calentados por resistencias eléctricas y con tomas adecuadas para introducir los elementos primarios (termopar ... ) del instrumento a comprobar.Si bien estos hornos son de temperatura controlada disponiendo de indicador-controlador, un termopar de precisión y de un juego de resistencias de calentamiento, una calibración muy precisa se conseguirá disponiendo en el interior del horno crisoles con sales específicas que funden a temperaturas determinadas.Los comprobadores potenciométricos se emplean para comprobar las características f.e.m.-temperatura de los termopares, para medir la temperatura con un termopar y para calibrar los instrumentos galvanométricos y potenciométricos. Constan de un galvanómetro, un elemento de estandarización de tensión y un reóstato de selección de f.e.m., combinado con un selector. Esencialmente, el aparato puede medir y generar f.e.m. en corriente continua con varios márgenes que van de 0-0,182 a 0-182 mV, y con tensiones por división de 0,0001 V a 0,1 mV respectivamente. La precisión es elevada, del orden del 0,2 %.Hay que señalar que debe tenerse en cuenta el efecto de autocompensación de temperatura del instrumento que se está verificando. Para ello se coloca un termómetro de vidrio en la caja del instrumento y se procede del modo siguiente:1. Se determina la temperatura de la unión fría del instrumento por lectura del termómetro de vidrio.2. En las tablas de f.e.m. (referidas a 0º C) se determinan los mV correspondientes a la temperatura de la unión fría y los correspondientes a la temperatura a verificar del instrumento.3. La diferencia algebraica entre los dos valores anteriores se sitúa en el comprobador debiendo el instrumento leer la temperatura a verificar.Si se desea comprobar el estado de un termopar los pasos a seguir son los anteriores, pero sumando los valores en mV de la temperatura ambiente y de la generada por el termopar. Los mV resultantes se pasan a temperatura mediante la tabla de f.e.m.

NORMAS RELACIONADAS CON LA CALIBRACIÓN.

En la nueva norma ISO 17025, fruto de la experiencia extraída de la aplicación de las dos anteriores, se especifican los criterios generales determinantes de la competencia técnica de los laboratorios y de sus actividades. Las normas EN 45000 (ISO 17025) representan, para los organismos de evaluación de la conformidad u organismos de acreditación, organismos de calibración o ensayos, entidades de inspección, etc.ISO 17025 comparativo ISO 9001Aunque ISO 17025 incluye muchas de las características y requerimientos ISO 9001, su enfoque es específico en competencia técnica para verificación y calibración. Existen requerimientos para:Trazabilidad de las medidas y conocimiento de la incertidumbre de dicha medida.Estructura y organización de actividades de laboratorio.Calificación y competencia del personal Identificación del personal clave.Esquema de aprobación, firmas (y sellado).Utilización del equipo de medida, prueba y calibración.Informe de resultados.ISO 17025 requiere de un mayor grado de competencia técnica que los requisitos impuestos por ISO 9001. La selección de auditores incluirá personal especialista en disciplinas de metrología o prueba.Las aportaciones de ISO 17025 y que la diferencian de ISO 9001 son:Requerimientos más prescriptivos.Factores que promuevan independencia en la medida.Designar personal técnico y gerencia competente en temas de calidad.Aspectos de confidencia y protección de propiedad intelectual.Requisitos con mayor alcance específico para evaluar Identificar y definir metodología para asegurar consistencia de la calibración.Requisitos de ambiente y plantel físico en donde se realizan la medida y la calibración.Aspectos de organización, sanidad y limpieza en las premisas de actividades.Requisitos específicos para segregar, mantener, manipular y almacenar.Medida y trazabilidad a patrones de calibración reconocidos (internacionalmente) y extender a medida, pruebas y ensayos según sea apropiado.Metodología consistente para pruebas, ensayos y calibración.Datos e información relevante a los requerimientos contractuales (de cliente regulatorio y esquema industrial).Controles estrictos sobre procesos y actividades incluidas cuando se contraten las mismas.Registros de los aspectos previamente indicados.Ley Federal Sobre Metrología y Normalización (LFMN)Reglamento de la Ley Federal Sobre Metrología y Normalización (RLFMN).NMX-CH-140-IMNC. Guía para Evaluación de la Incertidumbre en los Resultados de las Mediciones (vigente).NMX-Z-055-IMNC-2009 Vocabulario internacional de metrología – Conceptos fundamentales y generales, y términos asociados (VIM).NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida.NMX-10012-IMNC-2004 Medición. Parte 1 Sistema de confirmación metrológica para equipo de medición.

NMX-EC-15189-IMNC-2008 Laboratorios clínicos-requisitos particulares para la calidad y la competencia.ISO 17511: 2003 Dispositivos médicos para diagnostico in vitro- medición de magnitudes en muestras biológicas- trazabilidad metrológica de valores asignados para calibradores y materiales de controlNMX-EC-17025-IMNC-2006 Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración.CALIBRADOR (MATERIAL DE CALIBRACIÓN).Material de referencia cuyo valor se usa como la variable independiente en una función de calibración.[ISO 17511: 2003]Con la finalidad de cumplir lo dispuesto en los artículos 27 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y 20 de su Reglamento, la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial, actualmente Secretaría de Economía, emitió los lineamientos que entraron en vigor el 17 de noviembre de 1999, dada la opinión favorable de la Comisión Nacional de Normalización del 19 de agosto del mismo año. Tales lineamientos han sido revisados por la Comisión Nacional de Normalización, en coordinación con la Secretaría de Economía.Estos lineamientos aplican para los dictámenes o informes de calibración emitidos por laboratorios de calibración nacionales o extranjeros, acreditados o no, cuando estos dictámenes o informes se utilicen para los efectos del artículo 20 del Reglamento mencionado.Los mencionados artículos 27 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y 20 de su Reglamento establecen:“Los laboratorios acreditados podrán prestar servicios de calibración y de operaciones de medición. El resultado de la calibración de patrones de medida y de instrumentos para medir se hará constar en dictamen de laboratorio, suscrito por el responsable del mismo, en el que se indicará el grado de precisión correspondiente, además de los datos que permitan la identificación del patrón de medida o del instrumento para medir.Las operaciones sobre medición se harán constar en dictámenes que deberá expedir, bajo su responsabilidad, la persona física que cada laboratorio autorice para tal fin”.“La Secretaría podrá autorizar la trazabilidad hacia patrones nacionales o en su caso a patrones extranjeros que sean confiables a su juicio, atendiendo a las razones que el solicitante exponga.Para la comprobación de dicha trazabilidad deberá presentarse el documento que avale la calibración realizada por un laboratorio con trazabilidad a un laboratorio primario, ya seanacional o extranjero y en el primer caso acreditado y aprobado. Los dictámenes de calibración que se presenten deberán contener la información que se establece en las Normas Oficiales Mexicanas y en los lineamientos que para tal efecto dicte la Secretaría, previa opinión de la Comisión Nacional de Normalización”.Con base en las anteriores disposiciones la Secretaría de Economía acordó dictar los siguientes:Lineamientos para Dictámenes o Informes de CalibraciónArtículo 1. Los presentes lineamientos tienen por objeto homologar la información presentada en los dictámenes o informes de calibración, a efecto de comprobar la

trazabilidad indicada en los mismos para los efectos del artículo 20 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización.Artículo 2. Para los efectos de la información general que deberán contener los dictámenes o informes de calibración se aplicarán las disposiciones establecidas en los artículos 26 y 27 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, 20, 21, 22, 23 y 24 de su Reglamento, normas oficiales mexicanas, normas mexicanas, lineamientos internacionales, acuerdos de reconocimiento mutuo o multilateral, cartas o memoranda de entendimiento y los presentes lineamientos, siempre y cuando no contravengan lo dispuesto por la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento.Artículo 3. Los dictámenes o informes de calibración deberán contener como mínimo lo siguiente:A. Información General.I. La información que se consigne en el dictamen o informe de calibración, que podrá tener la forma de un certificado de calibración, deberá cumplir con los requisitos contenidos en la norma mexicana equivalente a ISO/IEC 17025.II. La información que se presente en la carátula de los dictámenes o informes de calibración de los laboratorios de calibración deberá ser uniforme y, en idioma español, sin perjuicio de que también aparezca en otro idioma.III. En los dictámenes o informes de calibración emitidos por laboratorios acreditados solamente deben aparecer las calibraciones consistentes con las magnitudes, intervalos e incertidumbres acreditados.B. Información Relacionada con la Trazabilidad.I. El dictamen o informe de calibración manifestará la trazabilidad hacia patrones nacionales mexicanos cuando éste haya sido expedido por el Centro Nacional de Metrología o por un laboratorio de calibración acreditado y, en su caso, aprobado en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y de su reglamento.II. Cuando la trazabilidad sea hacia patrones nacionales extranjeros, el dictamen o informe de calibración así lo indicará siempre que se cumplan los términos establecidos en los artículos 20 y 23 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización.III. La información del dictamen o informe de calibración deberá permitir que la Secretaría de Economía verifique su consistencia con lo que ella haya autorizado, en su caso, respecto a la trazabilidad.Transitorio.Artículo I. Los presentes lineamientos entrarán en vigor a los 90 días naturales siguientes de contar con la aprobación de la Secretaría de Economía, previa opinión de la Comisión Nacional de Normalización