Pressure and Mass Laboratory

En el mercado competitivo de hoy en día, la calibración de los instrumentos de medida adquiere cada vez más importancia. La creciente implantación de sistemas de calidad basados en normas tales como ISO 9000/9001, ISO 17025, etc., son sólo una de las muchas razones para calibrar equipos y sistemas. En concreto, la metrología de presión y vacío, siempre ha desempeñado un papel muy relevante en todo el espectro de aplicaciones industriales, aeroespaciales, de automoción y en la gran mayoría de los servicios hoy en día disponibles.

Es de vital importancia disponer de un sistema metrológico nacional capaz de brindar un servicio totalmente confiable de calibración, aseguramiento metrológico y diseminación de la trazabilidad, que permita el correcto desarrollo de nuestra industria, y repercuta de forma positiva, económica, cultural y tecnológicamente en nuestra sociedad.

Convencidos de ello, en el Laboratorio de Presión y Vacío del INTA trabajamos para garantizar dicha seguridad metrológica a nuestros clientes, principal valor de nuestro Laboratorio, ofreciendo en nuestros servicios de metrología y calibración la máxima calidad a nivel nacional e internacional.

El Laboratorio de Presión y Vacío del INTA está formado por dos salas independientes bien diferenciadas.

Por un lado, una sala dedicada a la calibración de instrumentos de medida de presiones hidráulicas. Desde manómetros industriales hasta balanzas de pesos muertos de gran precisión, nuestro servicio de calibración en medio hidráulico abarca un margen de medida hasta 500 MPa, rango en el cual nos encontramos acreditados por ENAC.

Se dispone en este rango de medida de trazabilidad directa con patrones de referencia nacionales, ofreciendo las incertidumbres mínimas mostradas en la siguiente tabla.

Alcance de acreditación en presión hidráulica (Acreditación nº 16/LC142 ; Anexo Técnico Rev. 8 ; Fecha 04/06/10)

P: es la presión generada
A0: es el área efectiva del conjunto pistón/cilindro
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 % según el documento EA-4/02. Esta incertidumbre corresponde a la “capacidad óptima de medida” del laboratorio.

Trazamos las calibraciones hidráulicas a través de nuestros patrones: más de media docena de conjuntos pistón cilindro de la máxima calidad y dos controladores automáticos de precisión.

Por otra parte, la sala de presiones neumáticas, se distribuye en siete zonas o bancos de trabajo independientes.

El rango máximo acreditado por ENAC en nuestro Laboratorio de presión en medio neumático es de 16 MPa. Disponemos de los medios de generación de estas presiones de gas, a través de botellas de N2, una línea estabilizada de aire comprimido a 1 MPa y un multiplicador de presión mecánico. Nuestro patrón de referencia de alta presión neumática es un conjunto pistón-cilindro de carburo de tungsteno de reducida área efectiva.

Para márgenes de medida menores, más demandados por nuestros clientes, el Laboratorio de Presión y Vacío cuenta con numeroso equipamiento, destacando las balanzas de pesos muertos que, a través de un juego de conjuntos pistón-cilindro de referencia, y otro de trabajo, nos permiten ofrecer nuestra capacidad óptima de medida en el rango de presión neumática que va desde 3,5 kPa hasta 7 MPa.

Para calibraciones en las que no se requiera la mejor precisión, nuestro Laboratorio dispone de cuatro controladores automáticos de presión neumática (relativa positiva y negativa, absoluta, y diferencial) de altas prestaciones.

Dentro de la sala de presión neumática, se encuentra una sección de muy bajas presiones, en la que se calibran instrumentos como micromanómetros, transmisores y transductores de baja presión diferencial, balanzas de pesos muertos de bajo rango y columnas manométricas.

Disponemos en este rango de balanzas de pesos muertos, una balanza dinamométrica automática de última generación, micromanómetros de precisión y un controlador automático de bajas presiones.

Con trazabilidad al Centro Español de Metrología (CEM) y al Nacional Institute of Standards and Technology (NIST), a través de nuestros conjuntos pistón cilindro, somos capaces de ofrecer una COM de medio Pascal, y con posibilidades reales de reducirla próximamente.

En la siguiente tabla se muestran nuestras capacidades petrológicas acreditadas en ENAC en medio neumático.

Alcance de acreditación en presión hidráulica (Acreditación nº 16/LC142 ; Anexo Técnico Rev. 8 ; Fecha 04/06/10)

P: es la presión generada
A0: es el área efectiva del conjunto pistón/cilindro
V: es la velocidad
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 % según el documento EA-4/02. Esta incertidumbre corresponde a la “capacidad óptima de medida” del laboratorio. 

El laboratorio cuenta con una Sección Técnica de Presiones Absolutal y Vacío, cuyas actividades y medios se detallan a continuación.

Presión Absoluta (toda presión cuyo valor de referencia (valor cero) es el valor de vacío absoluto).

Balanza de Pesos muertos de presión absoluta

El equipo esta compuesto por :

• Una balanza de pesos muertos con dos conjuntos pistón-cilindro y un juego de masas.
• Un medidor de la presión de la campana.
• Un sistema de control y estabilización de la presión de la campana.
• Un generador de presión

Equipo destinado para la calibración de medidores de presión absoluta de alta precisión.

Campo de medida :
de 3,5 kPa a 0,7 MPa.

Incertidumbre acreditada :
4,0•10-5•P + 1 Pa

Calibradores de presión absoluta (I)

El equipo esta compuesto por :

• Dos generadores de presión.
• Dos medidores de presión.

Este equipo está especialmente diseñado para la calibración de todo tipo de medidores de presión absoluta de utilización industrial.

Campo de medida :
de 1 hPa a 0,7 MPa.

Precisión :
de 10 Pa a 60 Pa (variable en función del valor de presión)

Calibradores de presión absoluta (II)

El equipo esta compuesto por :

• Un generador de presión.
• Medidores de presión: con un sensor de presión relativa y un barómetro.

Este equipo está especialmente diseñado para la calibración de todo tipo de medidores de presión absoluta de utilización industrial, cuyo campo de medida supera los 0,7 MPa.

Campo de medida :
de 0,1 MPa a 16 MPa.

Precisión :
de 20 Pa a 200 Pa (variable en función del valor de presión)

Cámara ambiental para calibración de barómetros y columnas barométricas de mercurio que miden la presión barométrica ambiental (no tienen racores de entrada de presión).

Campo de trabajo :
Presiones barométricas
Dimensiones :
40 x 140 x 30 cm

Campo de trabajo :
Presiones barométricas
Dimensiones : 40 x 140 x 30 cm

Air Data Test (equipos utilizados para la clibración de los altímetros y velocímetros de la aeronaves).

Calibrador de equipos Air Data Test y equipos Pitot

El equipo esta compuesto por :

• Dos generadores de presión.
• Un equipo medidor de presión compuesto de dos sensores de presión absoluta RUSKA de cavidad resonante con fondos de escala 19 psi y 38 psi .

Este Patrón se utiliza para la calibración de Calibradores Air Data Test.

Campos de medida :
• De – 3 000 a 75 000 ft
• De 0 a 1 000 kn
• De 6 000 ft/min a – 6 000 ft/min

Precisión (variable en función del valor de presión) :
• De 1 a 120 ft
• De 20 a 1 kn
• 2 % lectura (ft/min)

Vacío (toda presión cuyo valor es menor que el de la atmosférica).

Equipo calibrador de presión relativa de vacío

El equipo esta compuesto por :

• En equipo generador/medidor de presión absoluta.
• Un barómetro de precisión.

Este equipo se utiliza para la calibración de todo tipo de medidores de presión relativa de vacío de utilización industrial.

Campo de medida :
de 0 a -900 hPa

Precisión :
40 Pa

Equipo de medida de presiones de vacío

Está compuesto de los siguientes patrones :

• 2 Manómetros capacitivos tipo Baratrón de MKS con fondos de escala 1 torr y 1 000 torr.
• 1 Vacuómetro de Ionización de tipo Bayard-Alpert.
• 1 Vacuómetro de tipo Spinning Rotor Gauge.

Equipo destinado para la calibración Patrones de trabajo como de instrumentos de utilización industrial.

Campo de medida :
de presión atmosférica a 1.10-6 mbar.

Incertidumbre acreditada :
Del 1 % al 8 % de la lectura (dependiendo del valor de la presión).

Cámara de calibración de presiones de vacío

Equipo destinado para la calibración Patrones de trabajo como de instrumentos de utilización industrial.

Campo de medida :
Desde la presión atmosférica hasta 1•10-6 mbar.

Sistema de bombeo :
bomba turbomolecular con apoyo de bomba de paletas de doble etapa.

Control de la presión :
0,1 % de la lectura.

Medidor de la temperatura :
termorresistencia de platino.

En la siguiente tabla se muestran las capacidades metrológicas acreditadas del Laboratorio en presión absoluta y vacío.

Alcance de acreditación en presión absoluta y vacío (Acreditación nº 16/LC142 ; Anexo Técnico Rev. 8 ; Fecha 04/06/10)

P: es la presión generada
A0: es el área efectiva del conjunto pistón/cilindro
H: es la altitud
R: es la tasa de variación de altitud
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 % según el documento EA-4/02. Esta incertidumbre corresponde a la “capacidad óptima de medida” del laboratorio.

El alcance detallado del Laboratorio se puede consultar en la página web (www.enac.es).

LABORATORIO DE MASA

La MASA es una de las siete magnitudes físicas básicas del Sistema Internacional de Unidades, siendo el Kilogramo su unidad base.

Tradicionalmente la medida de masa ha tenido gran influencia en procesos de fabricación de muchas industrias (química, ingeniería de precisión, farmacéutica, automoción, etc). También interviene en otros procesos de medida cuyas unidades derivan del kilogramo (densidad de líquidos y sólidos, humedad relativa, volumen de líquidos …). Por estas razones la calibración de masas y de balanzas y comparadores cobra cada día más importancia.

El Laboratorio de Presión y Masa del INTA cuenta con diversos patrones de referencia y de trabajo, como los que se muestran a continuación.

Las calibraciones que realiza el Laboratorio tienen trazabilidad al Centro Español de Metrología.

Los juegos de masas del Laboratorio, tanto las masas patrones de referencia, como los distintos juegos patrones de trabajo, son juegos de masas que van desde la clase E1 a la F1, OILM, así como de clase S y S1 americanas, de 1 g 20 kg son todas de acero inoxidable y de densidades próximas a 8000 kg/m3.

En la ilustración vemos un juego de masas patrón E1 del laboratorio.

Las micromasas (masas de miligramos) en algunos juegos son de aluminio y alpaca (plata alemana), con densidades próximas a 2700 kg/m3 y 8600 kg/m3 respectivamente, con formas geométricas bien definidas: filiformes y laminares.

En la ilustración podemos ver un juego de micromasas filiformes E1, sus valores nominales van de 1 mg a 500 mg.

El rango de calibración de masa del Laboratorio va desde 1 mg hasta 20 kg.

En la ilustración podemos ver algunas masas patrón E1.

No obstante el tipo y forma de las distintas pesas que llegan al Laboratorio para su calibración son de todas las clases, aunque únicamente se realiza sobre pesas y objetos con valores de densidad conocidos o que pueden estimarse. Como resultado de la calibración se obtiene el valor de la masa convencional.

El valor de la masa convencional es el resultado del pesaje de un cuerpo en el aire y es igual a la masa de un Patrón de densidad y temperatura convencionalmente elegidas, que equilibra a dicho cuerpo a esa temperatura y densidad convencionalmente elegidas (OIML; R33).

Los valores de referencia que se han elegido convencionalmente son:
• Temperatura, t0 = 20 oC
• Densidad del Patrón de masa a 20 oC, r0 = 8000 kg/m3
• Densidad del aire, ra0 = 1,2 kg/m3

El valor de masa convencional mco viene dado por la ecuación:

donde:
ra0 = 1,2 kg/m3 
rref = r0= 8000 kg/m3
r(20ºC) = densidad de la pesa a la temperatura de 20 oC.

El valor de la masa convencional se calcula a partir de los valores certificados de las pesas del Laboratorio y las desviaciones obtenidas durante la calibración de las masas en las balanzas y comparadores.

El Laboratorio cuenta con una amplia gama de balanzas y comradores, que permiten cubrir el rango de calibración desde 1 mg hasta 50 kg.

En las siguientes ilustraciones podemos ver comparadores y balanzas del Laboratorio de Presión y Masa.

La mayoría de las balanzas actuales operan por el principio de compensación de fuerzas electromagnéti-cas, por tanto es preciso cambiar el concepto de sensibilidad característico de las balanzas analíticas de uno ó dos platos, modifi-cándolo ligeramente.

El display electrónico cubre el rango completo de la balanza mediante ajustes (generalmente potencióme-tros que regulan la caída de tensión en un circuito electrónico), utilizando un patrón de masa; este display puede hacerse igual al valor nominal del patrón en cualquier punto, según el nominal del patrón utilizado.

En otros puntos cualesquiera, la falta de linealidad y otros errores (histéresis, no equilibrio térmico, campos electromagné-ticos, etc.) pueden originar la desviación de la balanza de sus valores nominales. Por tanto más que referirse a la falta de sensibilidad se habla pues de falta de linealidad o desviación con respecto al valor nominal.

Podemos ver balanzas y comparadores con diferentes rangos de medida.

En cuanto a rango de calibración de balanzas las posibilidades del laboratorio van desde microbalanzas, que pueden tener décimas de mg de resolución, con rangos de 0 g hasta 5 g; semi-microbalanzas con rangos hasta 100 g y resoluciones del orden del mg.

En la ilustración vemos una balanza electrónica.

El Laboratorio igualmente dispone de balanzas y comparadores de precisión con rangos de mg y por encima de 20 kg y con resoluciones que van desde 10 mg hasta el mg.

También se pueden calibrar las balanzas industriales eléctricas y electrónicas de medida directa, con rangos hasta 50 kg y con resoluciones hasta 100 g.

El Laboratorio también ofrece servicio de calibración de balanzas “in situ”, des-plazando a nuestros técnicos y patrones a las instalaciones del cliente.

Se muestran a continuación la tabla de los alcances acreditados por ENAC del Laboratorio de Masa, se puede consultar información más detallada en la página (www.enac.es).

Alcance de acreditación en masa (Acreditación nº 16/LC143 ; Anexo Técnico Rev. 8 ; Fecha 18/06/10)

M: masa convencional 
Véase alcance completo y detallado en (www.enac.es)
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 % según el documento EA-4/02. Esta incertidumbre corresponde a la “capacidad óptima de medida” del laboratorio.

Sin duda, una de las bases de nuestro éxito en la medida de Presión y Masa con las precisiones que ofrecemos, es la extraordinaria calidad de nuestras instalaciones.

Disponemos de un sistema de control de las condiciones ambientales que nos garantiza una temperatura estabilizada, 24h al día y 365 días al año, de (23 ± 1) ºC en el caso del Laboratorio de Presión y Vacío y de (20,0 ± 0,5) ºC para el Laboratorio de Masa, y una humedad relativa, en ambos casos, cercana al 50%.

Así mismo, el diseño de nuestras superficies de trabajo, perfectamente horizontales, hace que nuestros instrumentos se encuentren aislados de vibraciones externas y otras perturbaciones que afectan a su capacidad de medida.

Mención aparte merece nuestro equipo humano, profesionales de dilatada experiencia que siempre velan por ofrecer el mejor servicio, posibilitando, entre otras cosas una atención personalizada y profesional al cliente, total disposición en el asesoramiento y unos plazos de entrega de equipos muy reducidos: normalmente dos semanas.