El mejor instrumento del mundo no sirve para mucho si no tiene en cuenta los posibles errores que se pueden cometer usándolo. Para esta última parte hemos organizado durante muchos años cursos de calibración para personas con poca experiencia y también para expertos en metrología. También, participado en congresos nacionales e internacionales sobre metrología de alto nivel para aprender técnicas y métodos nuevos.

En los últimos años hemos construido nuestro propio laboratorio de calibración de presión y masa para ofrecer un servicio de alto nivel para nuestros clientes abarcando rangos desde micro bares y alto vacío hasta presiones muy altas hasta 5000 atmósferas. Este artículo es un resumen de lo que hemos aprendido intentando construir este eficiente laboratorio y de un alcance muy amplio. Para conseguir mejorar algunos aspectos que pensábamos se podría optimizar en referencia a las balanzas de presión que encontramos el mercado, hemos decidido diseñar nuestros propios prototipos de balanzas. Ejemplos de éstos se pueden ver en la siguiente imagen.

Imagen 1. Balanzas prototipos interconectadas de forma permanente

Hemos diseñado 3 modelos diferentes de balanzas prototipos donde 2 de los modelos pueden funcionar tanto en el modo absoluto como en el modo relativo permitiendo evacuar el aire ambiental alrededor de la columna de masas mediante el uso de campanas de cristal. El cristal es un material de mejores características para conseguir un alto vacío dentro de la campana comparado con campanas de metacrilato que puede tener una balanza disponible comercialmente.

Otra mejora importante que hemos introducido es el uso del laser para la medición de la posición de flotación de la balanza y para medir diferencias de altura entre un dispositivo y otro.

Como se puede apreciar en la imagen, el espacio que ocupa cada balanza es pequeño comparado con el espacio que suele ocupar una balanza comercial.

En el espacio reducido que ocupa cada balanza, hemos aprovechado para colocarlas “pegadas” una a la otra e interconectarlas de forma permanente con tubos muy cortos y aislando cada balanza mediante una válvula de bola y una de regulación. Cada instrumento se puede ventear individualmente a la presión ambiental. Todos los tubos y válvulas van por debajo de las balanzas sin ocupar espacio adicional en la mesa ayudando a mantener el sistema compacto.

La presión para las balanzas de presión neumática se puede controlar mediante controladores automáticos o manualmente por el operario según las características de la calibración. Disponemos de 4 controladores automáticos conectados de forma permanente al circuito de las balanzas y dos controladores automáticos portátiles.

Como fuente de presión y vacío para la regulación de la presión, tenemos conectados también de forma permanente, dos bombas rotativas de vacío, una bomba tipo turbo molecular, y un booster neumático que puede suministrar presión neumática hasta 700 atmósferas. Se pueden apreciar las bombas de vacío y las salidas del booster en la siguiente imagen.

Imagen 2. Sistemas (2) de suministro de vacío para las campanas y para el sistema de control

El sistema para vaciar las campanas de vacío, se puede apreciar mejor en la siguiente imagen.

Imagen 3. Sistema para la evacuación de las campanas

Para conseguir alto vacío para la calibración de vacuómetros, y presiones muy bajas en el modo absoluto, tenemos otro sistema también con bomba turbo molecular, tal como se muestra  en la siguiente imagen. Usamos múltiples dispositivos de diferentes tecnologías para medir las bajas presiones en el modo absoluto. Para presiones superiores a 20 mbar modo absoluto, podemos calibrar y comparar los dispositivos electrónicos mediante conexión permanente con balanza de presión.

Imagen 4. Sistema para la generación de alto vacío

No solo podemos interconectar hasta 8 balanzas neumáticas sino también podemos interconectar cualquiera de las 8 balanzas neumáticas con 3 balanzas hidráulicas que se puede ver en la siguiente imagen.

Imagen 5. Balanzas de presión hidráulica

No se puede conectar de forma directa una balanza con una balanza neumática debido a las diferentes características de los dos fluidos y la contaminación no deseada del sistema neumático. Por lo tanto, es necesario usar un separador con ventana de zafiro y / o un transmisor de presión diferencial para presión estática elevada.

Se puede ver en la siguiente imagen dos de las balanzas hidráulicas montadas al lado de 4 balanzas de presión neumática.

Imagen 6. Balanzas de presión hidráulica hasta 5000 atmósferas

Disponemos de los dos tipos de dispositivos conectados de forma permanente y podemos usar uno U otro o ambos a la vez. La ventana es importante para poder reajustar el cero del transmisor cuando la presión estática es alta.

Con todo lo anterior, no es necesario cambiar o modificar ninguna parte del circuito para calibrar desde alto vacío hasta 5000 bar que es importante porque sabemos de antemano que el circuito no tiene ninguna fuga y si después de conectar un dispositivo a calibrar parece que hubiera fuga, habría que buscarla en la conexión del dispositivo a calibrar.

Para evitar tener problemas con fugas en las conexiones de los dispositivos a calibrar, disponemos de 3 bancos de sobremesa con conexión para hasta 5 dispositivos de presión hidráulica y 7 de presión neumática. Se puede apreciar estos 3 bancos de conexión en la siguiente imagen.

Imagen 7. Bancos sobremesa para la conexión de dispositivos a calibrar

Los bancos de sobremesa disponen de un tipo de conexión que no requiere herramientas ni teflón para hacer una conexión estanca en pocos segundos. Adicionalmente se pueden conectar múltiples instrumentos a calibrar en paralelo y calibrarlos todos a la vez. El ahorro de tiempo resultante puede ser importante. De igual manera, se evitaría la contaminación de los patrones neumáticos mediante una trampa de vapor integrada en el propio banco.

Imagen 8 Puntos de conexión hasta 7 instrumentos a calibrar en paralelo

Para resumir lo anterior, podemos decir que nuestro sistema está listo para adaptarse a cualquier tipo de dispositivo de presión a calibrar con la ventaja de que no necesitamos perder tiempo innecesariamente buscando fugas, ni tuberías, ni racores de conexión. También permite el control interno de la trazabilidad y la deriva mediante comparaciones en cualquier momento entre una balanza y la(s) otra(s).

A continuación, presentamos imágenes de algunos de los productos que hemos usado para construir el laboratorio y que son productos que suministramos a nuestros clientes: