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".
|
|
|
