Estás en > Matemáticas y Poesía > Tutoriales y Manuales > Métodos

MÉTODOS DE CALIBRACIÓN

PROCEDIMIENTO DE CALIBRACION PARA BALANZAS

Alcance - : - Precauciones y prerequisitos - : - Equipos patrones - : - Descripción del método

Datos, cálculos y resultados - : - Criterios de aceptación - : - Anexos
 
ALCANCE

Este procedimiento es de aplicación para todas las balanzas a equilibrio de masas o pesas comparativas y balanzas monoplato analógicas o digitales.
DEFINICIONES

Clase de precisión de las balanzas

Reagrupamiento de los distintos modelos de balanzas en clases de la misma precisión.

La clase de Precisión de la Balanza (C.P.B), es un parámetro que se determina según la fórmula:

  Valor de la división de escala (g)
C.P.B = ------------------------------------------------
  Rango máximo de la balanza (g)

Fidelidad

Aptitud de un instrumento para dar resultados idénticos para una misma carga depositada o desplazada varias veces sobre el instrumento.

La fidelidad o variabilidad de un instrumento se evalúa aplicando una misma carga en diferentes puntos de la zona central del dispositivo receptor de carga evitando descentrar exageradamente esta carga

Punto de reposo

Para las balanzas de escala analógica, indicación de la escala correspondiente a la posición del indicador, en el momento en el que se invierte el sentido de su desplazamiento.

Sensibilidad

Es la relación entre la variación de la respuesta de un instrumento de medida y la variación de la carga que la origina.

PRERREQUISITOS Y PRECAUCIONES

Los equipos patrones a utilizar deberán encontrarse dentro del periodo de validez de calibración.

Si no están disponibles los equipos patrón a utilizar se sustituirán por otros de similar incertidumbre.

Efectuar una inspección visual del equipo a calibrar, con vistas a localizar cualquier anomalía. De haber anomalías anotarlas en la hoja de datos en el apartado de Observaciones.

Efectuar una limpieza de todas las superficies con disolvente no tóxico y si es necesario quitar el polvo con un pincel.

Verificar y, si fuese necesario, ajustar el nivelamiento de la balanza, en caso de que lo disponga.

Usar buena práctica en la aplicación de las masas (uso de guantes limpios, aplicación de la carga centrada, etc.).

Dejar un tiempo de estabilización antes de iniciar la calibración que se realizará en una sala de metrología a una temperatura de 20 ± 2 ºC.
EQUIPOS PATRONES Y ACCESORIOS

Juego de masas patrón

Como accesorio de este procedimiento y para cada equipo, se utilizará la Ficha de Instrucciones de Calibración del mismo .
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

Calibración de las balanzas monoplato

Poner en funcionamiento la balanza, si es de tipo electrónico y dejar unos minutos para su calentamiento y estabilización de la indicación.

Cargar la balanza dos veces hasta el fondo de escala para eliminar la posible pereza o pegado de la "cruz".

Los puntos de medida serán aproximadamente del 0, 0.1, 1, 5, 10, 20, 40, 60, 80 y 100% del rango.

El número de veces a aplicar la carga depende de la Clase de Precisión de la Balanza (C.P.B).

Si C.P.B es inferior a 10-6 (balanzas de precisión), se aplicará diez veces la carga.

Si C.P.B es igual o superior a 10-6 (balanzas analíticas y comunes) se aplicará cinco veces la carga.

El proceso a realizar en la calibración es el siguiente:
    a) La calibración se inicia ajustando el cero , y se anota este como primer valor tomado, si no es posible ajustar el cero se anota el valor indicado por la balanza sin carga alguna.

    b) A continuación se coloca sobre el plato una masa equivalente al 0,1% del rango de medida. Esperar la estabilidad de la indicación y anotar el valor obtenido en la hoja de datos.

    c) Repetir el apartado "b" colocando sucesivamente pesas equivalentes a 1, 5, 10, 20, 40, 60, 80 y 100% del rango máximo o del rango de medida.

    d) Repetir los apartados "b" y "c" el número de veces que se ha determinado a partir de la clase de precisión de la balanza C.P.B.
Calibración de balanzas a equilibrio de masas

Antes de iniciar el proceso de calibración se comprobará el estado general del instrumento: inexistencia de partes dañadas, limpieza, libertad de movimiento, nivelado, ...

Al iniciar el manejo, se soltará el blocaje de la balanza y se ajustará su indicación a cero en el punto de reposo; comprobando que el conjunto queda libre y las oscilaciones del fiel son lentas.

El parámetro más significativo en la determinación de la incertidumbre de la balanza es su variabilidad o fidelidad, y para determinarla es necesario conocer el punto de reposo (PR) del equipo que se determina como sigue :
    Prescindiendo de las tres o cuatro primeras semioscilaciones, del fiel de la balanza, se miden los puntos de máxima amplitud de cada semioscilación correspondientes a tres semioscilaciones consecutivas. Sus lecturas serán: A, B y C, con su respectivo signo ("+" si se produce a la derecha del "0", y "-" si es a la izquierda). Si la balanza fuese de cero inicial, y no central, todas las lecturas serían positivas.
y la sensibilidad a una carga c, que se determina de la siguiente manera:
    Se coloca en ambos platillos la carga a la que se quiere determinar la sensibilidad (posiblemente, la carga máxima).

    Se deja oscilar la balanza, para comprobar que las semioscilaciones son aproximadamente simétricas respecto del cero; si fuese necesario, variar la masa de uno de los platillos para conseguir que el punto de reposo esté cercano al punto "0".

    Poniendo cuidado en ello, se deja caer, desde una altura aproximada de 10 mm, sobre la parte central del platillo izquierdo (I) una pesa de sensibilidad, Ps, y se determina el punto de reposo tal como se indica mas arriba. Se obtendrá PR1.
La pieza de sensibilidad ha de tener una masa convencional conocida y certificada, Ps. Su valor nominal (generalmente entre 1 mg y 500 mg) debe elegirse teniendo en cuanta las características de la balanza y debe ser tal que provoque unas oscilaciones de amplitud de al menos 5 divisiones (como valor indicativo, puede usarse una pesa que tenga un valor aproximado de 25 x 10-6 de la carga máxima permitida de la balanza.

Pasando la masa de sensibilidad al platillo D, se obtendrá PR2.
Conocidos el punto de reposo y la sensibilidad, se procede de la siguiente manera:
    Se determina el PR en vacío (PRV) mediante la anotación de los puntos de amplitud máxima (A, B y C) correspondientes a tres semioscilaciones consecutivas.

    Se cargan ambos platillo de la balanza con pesas que alcancen a su capacidad máxima.

    Se determina el PR con carga máxima (PRM).

    Se descarga la balanza y se determina un nuevo PRV anotando los valores en la hoja de datos.

    Se vuelve a depositar las pesas de antes colocándolas en los mismos platillos.

    Se determina el nuevo PRM.

    Se efectúan, sucesiva y alternativamente, estas operaciones (sin carga y luego con carga máxima) de modo que se obtengan 22 valores de PRV y 21 valores de PRM.
DATOS y CÁLCULOS. TRATAMIENTO DE LOS RESULTADOS

Balanzas monoplato

En cada uno de los N puntos de medida se obtienen n valores correspondientes a las n reiteraciones.
[xij (j=1,2,...n)].
Con los valores obtenidos en cada punto, se calculará la media aritmética, xci y la desviación típica muestral, Sci.



A continuación se obtiene la corrección de calibración en cada punto, determinando las diferencias de indicación entre la media y el nominal.



A partir de Sci obtenemos la desviación típica de la media, que es la estimación de una serie de n medidas de una magnitud, se define por la ecuación:



La incertidumbre es el valor estimado de la extensión que cubren todos aquellos valores que pudieran ser el verdadero valor de una magnitud , así sabemos que tiene varios componentes, que se agrupan en dos tipos: tipo A contribuciones determinadas por métodos estadísticos y tipo B los que se estiman o evalúan por otros métodos.

Para calcular la incertidumbre de medida tenemos:
    - Contribuciones de tipo A: Varianza muestral,

    - Contribuciones de tipo B:

      U1: Incertidumbre del patrón según el certificado de su calibración (se dividirá por el coeficiente de incertidumbre w1 que se indique en el certificado de calibración).

      U2: Incertidumbre debida a variaciones de temperatura o influencia de las condiciones atmosféricas. Se estima que es el 0.003% de la lectura (se dividirá por 3).

      U3: Desviación Δx

    Con esto el cálculo final de la incertidumbre nos queda (para el punto de calibración i):



    Tomando un factor de incertidumbre, k=2

    Si en la utilización habitual de la balanza se realizan las correcciones Δxi, para el punto de calibración considerado, la incertidumbre de medida resulta:



    En el certificado de calibración se indicarán los valores máximos de las incertidumbres para n=1.

      Ic = máx (Ici) ; Ic correc. = máx (Ici correc.)
Balanzas a equilibrio de masas o de masas comparativas

El punto de reposo se calcula por la fórmula:



La sensibilidad Sc, a la carga c, se calcula por la fórmula



Una vez calculados todos los puntos de reposo de cada medida tomada se calcula la variabilidad Sb de la balanza mediante el siguiente procedimiento.

    1º) Se halla la media aritmética para cada par de valores en vacío sucesivas y se resta del valor intermedio (en carga). Este valor es la diferencia, Xi, de una pesada.

    2º) Se halla la media de todas las Xi



    la desviación de cada pesada:



    La media de todas las desviaciones



    y la desviación típica:



    De ese modo, la variabilidad que se expresa en mg viene dada por

    donde Sc es la sensibilidad a la carga máxima.
La incertidumbre de la medida se calcula mediante



Siendo:
    K = factor de incertidumbre de la calibración (K=2)
    w = factor de incertidumbre del patrón (normalmente, w=2).
    U1= incertidumbre de las masas para la carga máxima.
    U2= incertidumbre debida a la sensibilidad, y que tomaremos según el resultado de:



    donde Ups es la incertidumbre de la masa de sensibilidad.

    U3 Incertidumbre debida a la variabilidad, que vale:



    U4 La media de las desviaciones corregida con la sensibilidad.

Si en la utilización habitual de la balanza se realiza la corrección respecto a las desviaciones, la incertidumbre de la balanza resulta ser:



En el certificado de calibración se anotarán los valores de la incertidumbre y la sensibilidad a la carga máxima.
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN

Para obtener la conformidad del equipo se tendrá en cuenta que su incertidumbre de medida cumple lo dicho en el MEU0100 "CRITERIOS METROLOGICOS PARA EFECTUAR UNA MEDIDA".

 

Mapa del sitio - Ejercicios resueltos - Jugar al tangrama - El tesoro mágico - Poesía y emoción - Colaboradores

Otros Métodos de Calibración y Uso
Búsqueda personalizada
¿Te han sido de utilidad estos contenidos?.- ¡Ayúdanos recomendando esta página a tus conocidos!



tema escrito por: José Antonio Hervás