nuevas capacidades de calibración
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NUEVAS CAPACIDADES DE MEDICIÓN ACREDITADAS; TERMOPARES
Mauricio Araya C.Juan Carlos Soto R.
11 diciembre 2015
Los termopares son los sensores más ampliamente usados en la industriapara la medición de temperatura, por lo que el LCPN-T se dio la tareadurante parte del 2014 y el 2015 de acreditar este servicio de calibración.
Esta presentación muestra los aspectos más relevantes delprocedimiento postulado ante el organismo de acreditación alemán(DAkkS) bajo el cual se sustentan las mejores capacidades de medición delpaís.
INTRODUCCIÓN
ALCANCE
RESUMEN
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN
MODELO DE MEDICIÓN Y CÁLCULO DE
INCERTIUDMBRE
CONCLUSIÓN:MCM
RESUMEN
ALCANCE
ALCANCE
Calibración de termopares y sistemas indicadores de temperatura que usen untermopar cómo sensor, medidas en una fuente de calor con temperaturacontrolada, en el rango de -80 °C a 1100 °C
Alcance a partir del 2016
Alcance hasta el 2015
La extensión de las capacidades de medición para lacalibración de termopares cubre un amplio rango detemperaturas
El LCPN-T cuenta con una serie de equipamiento,patrones de referencia y medios de comparación parala 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
Sistema de Medición para la calibración de termopares
Multímetro Agilent modelo 34872A
EQUIPAMIENTO NUEVO: Multímetro Digital
Las conexiones de la tarjeta del multímetro tienen un efecto menor sobrela incertidumbre asociada a las mediciones de voltaje. Estudios realizados,muestran que el efecto de estas conexiones tienen una incertidumbreasociada 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 lasmediciones de voltaje corresponde a las especificaciones delmultímetro (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 principalesfuentes de incertidumbre asociadas al horno (estabilidad, homogeneidadaxial, homogeneidad radial) en el rango entre 500 °C y 1100 °C semuestran a continuación:
A una temperatura de 1100 °C la estabilidad del horno es responsable del14,4 % de la MCM postulada, mientras que la homogeneidad del horno(radial y axial) es responsable de un 50 % de la incertidumbre de la MCMpostulada.
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 larepetibilidad del termopar bajo calibración, según la siguiente secuencia:
1.- una vez estabilizada la fuente de calor, se realizan 10 mediciones del patróny del termopar o sistema bajo calibración.
2.- se retira el termopar o sistema bajo calibración y se espera que alcancetemperatura ambiente; luego se introduce el termopar a la fuente de calor y serepite 1.
El proceso anterior se repite hasta tener 3 conjuntos de mediciones quepermitirán obtener una incertidumbre debido a la repetibilidad del termopar osistema bajo calibración:
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN:Correcciones Radiales
Cuando los gradientes radiales en el horno sonimportantes, se puede utilizar el siguiente esquema paraestimar la corrección debido a la diferencia detemperaturas 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 elsiguiente modelo de medición para la fem del termopar:
CALCULO DE INCERTIDUMBRE
La incertidumbre asociada al error del instrumento bajo calibración seobtiene 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 termoparbajo calibración, la incertidumbre se obtiene directamente a partir delmodelo 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 surespectivo cálculo de incertidumbre, el LCPN-T postuló lassiguientes Capacidades de Medición y Calibración
Se espera que a comienzos del 2016, estas nuevas MCMse encuentren oficialmente reconocidas bajo laacreditación DAkkS, por lo que las mediciones realizadasen Chile con termopares en el rango entre -80 °C y 1100 °Csean reconocidas internacionalmente bajo el Acuerdo deReconocimiento Mutuo.
CONCLUSIÓN
NUEVAS CAPACIDADES DE MEDICIÓN ACREDITADAS; TERMOPARES
Mauricio Araya C.Juan Carlos Soto R.
11 diciembre 2015