Nuevo laboratorio de calibración Prima Process Metrology

Muchos clientes nos han consultado acerca de la disponibilidad de un servicio de calibración de alta precisión para la calibración de balanzas de presión y calibradores electrónicos de presión. En entornos industriales y de laboratorio, cualquier dispositivo de medición de presión debe calibrarse para garantizar su fiabilidad.

Para cubrir estas necesidades, hemos decidido poner en marcha nuestro laboratorio de calibración de alto nivel y así ofrecer a nuestros clientes una serie de beneficios, considerando que la calibración regular es el mejor y único método sostenible para mantener la precisión de los instrumentos.

Además de garantizar la precisión de los instrumentos, con nuestros servicios de calibración ayudaremos a aumentar el rendimiento y la eficiencia de las máquinas y equipos que se desgastan con el tiempo. Asimismo, mantener bajos los costes de mantenimiento y reparación de éstos.

Como ejemplo, de los muchos instrumentos que podremos llegar a calibrar se incluyen: balanzas de presión, masas para balanzas, masas patrón, conjuntos pistón-cilindro para balanzas de presión, básculas de laboratorio, computadores de datos de aire (ADTS), barómetros, calibradores y controladores de presión, sensores de presión, manómetros, etc.

Servicios de calibración

Calibración de presiones neumáticas e hidráulicas

Para la calibración de balanzas de presión contamos con una infraestructura de múltiples conjuntos pistón-cilindro lubrificados con gas desde 0 presión modo absoluto, relativo, y diferencial hasta 100 bar y hasta 500 – 700 bar lubrificados con aceite usando separador gas / aceite sin diafragma, para calibraciones hidráulicas, múltiples conjuntos pistón-cilindro desde presiones ambientales hasta 5000 bar. Para la calibración de las masas de las balanzas, tenemos varios juegos de masas patrón Clase E2 y 7 básculas electrónicas de pesaje.

Sistema de calibración de masas
Básculas de pesaje para la calibración de masas

Gracias a nuestro sistema de conexiones permanentes y sin fugas, podemos interconectar en cualquier momento hasta 8 bases prototipos de balanzas de presión: cada base permite usar varios conjuntos pistón-cilindro intercambiables de diferentes rangos. Actualmente tenemos 22 conjuntos pistón-cilindro divididos entre patrones primarios con referencias de poco uso y los de trabajo diario. Asociados a éstos, contamos con múltiples juegos de masas de primera calidad fabricadas de acero inoxidable austenítico no-magnético con un peso total de unos 300 Kg.

Masas de acero inoxidable para balanzas de presión
Juego de masas para balanzas de presión.

Calibraciones de las masas para balanzas de presión (en fase de acreditación para la norma ISO17025)

Disponemos de varios juegos de masas patrón de Clase E2, F1, y de una serie de 7 básculas de varios rangos. La de menor rango (80 g) tiene una resolución de 0,00001 g (0,01 mg) y la de rango más elevado permite comparar masas de hasta 16 kg. Igualmente, tenemos varios registradores para vigilar las condiciones ambientales de temperatura, humedad y presión barométrica.

Equipos auxiliares para la calibración de presión

Para la medición de la posición de flotación de los pistones de las balanzas, disponemos de 8 medidores de tecnología láser de diferentes rangos mediante los cuales se pueden obtener lecturas calibradas en micrómetros y gracias a nuestro software (Preciso Pro21) se pueden comunicar mediante puerto serie RS232 y medir de manera precisa la distancia entre el sensor y un objeto de cualquier material con un punto de enfoque muy pequeño (diámetro de 1 –1,5 mm). Con estos medidores se obtiene infinitamente una mejor precisión y linealidad que con los sensores inductivos o capacitivos habituales en las balanzas comerciales.

 

Medición con láser de la posición de flotación
Medidor láser de la altura de flotación del pistón

Sistema de medición láser para la nivelación de la altura de referencia de los equipos a calibrar

Este sistema láser facilita la medición de la altura relativa entre diferentes equipos de presión, y por lo tanto muy útil para las correcciones hidro-estáticas generadas por las columnas de fluidos de diferentes alturas. La precisión es del orden de 0,5 mm / metro de altura y a la vez, permite verificar su exactitud mediante un procedimiento sencillo.

Medidor laser de niveles de referencia
Indicador láser de diferentes niveles de altura.

Se puede medir con mucha precisión si el nivel de referencia de un dispositivo está a una altura diferente comparado con la altura de otro. De igual manera, en combinación con reglas metálicas fijadas de forma permanente en varios lugares de observación, podemos controlar y determinar las correcciones por diferencias de altura y reducir de forma significativa las incertidumbres.

Columna de altura ajustable desde cero hasta 1000 mm (1 metro)

Medición de presión hidro-estática
Midiendo la altura de una columna de líquido

Es una herramienta imprescindible para el ajuste del cero de manómetros hidráulicos de alta resolución (ej. sensores resonantes de cuarzo).

Para calibrar la densidad del aceite del sistema hidráulico, usamos una columna de altura ajustable desde cero hasta 1000 mm (1 metro). Este tubo transparente tiene suficiente diámetro para evitar que no haya errores debido a la tensión superficial que falsifica el menisco de la columna. La columna también permite el ajuste y control preciso del nivel del fluido en el interior del separador gas / líquido.

De igual manera, se puede ajustar el cero de manómetros hidráulicos tanto en modo relativo como en absoluto, con la salvedad de que para el modo absoluto sólo haría falta un barómetro de suficiente precisión aparte de la columna de líquido.

Transmisores con protocolo Hart y rango modo diferencial de 50 y 500 mbar

Con estos instrumentos, podemos determinar el cambio del nivel de líquido en el separador gas / líquido cuando se aplica una presión neumática hasta 250 bar (presión estática máxima que se puede aplicar al transmisor). El mayor cambio del nivel de fluido se produce antes de llegar a 20 bar. Un ejemplo ilustrativo de efecto similar sería como cuando hay que dar bastantes vueltas al volante de una bomba de volumen variable hidráulica antes de llegar a 20 bar. Con 20 bar ya generados, sólo bastaría con dar pocas vueltas al volante para llegar fácilmente a por ejemplo 500 bar.

Transmisor de presión diferencial
Medidor de presión diferencial / detector de cero presión diferencial.

También se utiliza para calibrar el valor de la densidad del aceite del sistema hidráulico. El transmisor se calibra con una balanza neumática de bajo rango. Al conocer la presión, la gravedad, y la altura de la columna, podemos calcular la densidad correcta para la temperatura en el laboratorio.

Cuando se calibra un conjunto pistón-cilindro, es útil saber la diferencia inicial entre el pistón de referencia y el pistón a calibrar: Para ello contamos con otros transmisores diferenciales con rango de 50 y 500 mbar, comunicación HART, y diseñado para una presión de línea (modo común) de hasta 160 o 250 bar. Mediante una válvula especial de 5 vías podemos seleccionar las bases con los conjuntos pistón-cilindro que queremos comparar y, sabiendo la diferencia aproximada de presión entre ellas, prever el valor de masa que tenemos que añadir o restar.

Calibración de presión hidráulica
Balanzas prototipos de presión hidráulica con separador gas / líquido.

Finalmente podemos verificar si el ajuste con las masas ha sido correcto teniendo en cuenta también la altura de flotación, las temperaturas de los pistones, presión residual, la densidad ambiental, etc.

Balanzas de presión prototipo

Para calibrar presiones neumáticas (de gases) en el modo absoluto podemos usar hasta 4 bases prototipos: Cualquiera de las cuatro, puede ser comparada con una o más de las otras tres. Las cámaras de vacío o campanas, están fabricadas en cristal ya que son más ventajosas que las de metacrilato, debido a que éste absorbe más humedad y emite más gases y los dos parámetros son perjudiciales para conseguir un buen vacío. Además, genera fuerzas electroestáticas que con el roce pueden contribuir a las fuerzas totales aplicadas al pistón.

Calibración y contol de presiones neumáticas
Sistema de calibración de presión neumática

El resultado es que con el cristal se consigue una presión residual más baja rápidamente lo cual ayuda a disminuir la incertidumbre. Cada cámara de vacío o campana lleva 3 sensores tipo Pirani o Pirani / Capacitivo, para la medición de la presión residual en la cámara. Con 3 medidores de vacío tenemos triple seguridad y una incertidumbre reducida. Las bases permiten conectar hasta 4 vacuómetros en cada base.

Balanzas para presiónes absolutas
Campanas de vacío para balanzas de presión modo absoluto

Los sensores de vacío residual están colocados al final del circuito y no en línea con la bomba de vacío lo cual garantiza que la presión residual en la campana siempre tiene que ser igual o inferior a la lectura de los vacuómetros. Hemos comprobado que se puede conseguir bastante rápido una presión absoluta residual alrededor de 7 Pa en las cámaras de cristal.

Sistema de vacío residual para balanzas de presión
Sistema de generación de vacío para balanzas neumáticas

Sistema de conducción de las moléculas de aire

Compuesto por tubos de acero inoxidable electro-pulido, válvulas de diámetro interno grande de 25 mm (KF25) y una bomba de vacío grande y potente con suficiente capacidad para bombear las cámaras de cristal que también son bastante grandes. El circuito para la evacuación de las cámaras incluye trampa de vapores para evitar la contaminación del circuito y de las campanas debido al aceite de las bombas.

Balanza de presión neumática
Balanzas para presiones neumáticas bajas

Para conseguir una estabilidad y repetibilidad óptimas a presiones diferenciales muy pequeñas, tenemos un sistema muy especial y actualmente no disponible en el mercado:

Si queremos obtener una estabilidad y repetibilidad de aproximadamente 0,01 Pa (0,0001 mbar) a una presión diferencial muy pequeña, por ejemplo +100 Pa (+1 mbar) o 5000 Pa (50 mbar), contamos con este sistema que consiste en dos balanzas, cada una con un pistón de diámetro aproximadamente 30 mm y de peso muy ligero. La presión máxima de cada pistón es 350 mbar (5 psi) y la mínima aproximadamente 20 mbar (0,3 psi).

Al aplicar una presión de línea de aproximadamente 50 mbar en ambas balanzas, tenemos una presión atmosférica simulada (en Madrid) que es inferior a la presión atmosférica por ejemplo en Bilbao, Barcelona, Alicante y Málaga.

Los dos pistones son exactamente iguales con las mismas características metrológicas y térmicas que reduce sustancialmente la incertidumbre debido a la temperatura del pistón. Se equilibra inicialmente la diferencia entre ellos (ajuste del cero) con unas muy pequeñas masas y una válvula bypass.
Podemos generar la presión diferencial más baja que queramos añadiendo la masa correspondiente a uno de los dos pistones. Las incertidumbres dominantes son la incertidumbre del área efectiva (20 –25 ppm), de la masa añadida (1 -10 ppm) y la estabilidad de la presión controlada (≈0,0001 mbar).

Control de la deriva de los conjuntos pistón-cilindro

Con los 22 pistones cilindros actuales y las 8 bases, podemos comprobar internamente la deriva a largo plazo comparando “uno con varios” a una frecuencia adecuada.

Por otra parte, hemos podido comprobar en varias ocasiones que analizando la diferencia entre los resultados de dos o varias calibraciones externas consecutivas no es un método muy fiable ni correcto para analizar la deriva. Creemos que el valor de deriva se pierde por completo debido al nivel de incertidumbre global de cada calibración externa y porque muchas veces el laboratorio comete algún error cuando el nivel de incertidumbre requerido es 50 ppm o mejor.

Balanzas de presión neumática
Bases prototipos balanzas de presión neumática

 

Contamos con dos pistones con una “tolerancia nominal” de 0,01 % o 100 ppm (error máximo después de aplicar correcciones por la gravedad y la temperatura). Son de acero inoxidable que supuestamente es menos estable que el carburo de tungsteno (más significativo a altas presiones). No obstante, hemos comprobado que a lo largo del tiempo (más de 40 años) siguen manteniendo esta misma tolerancia y un “error nominal” inferior al 0,01 % de la lectura.
La deriva / año supondría en este caso: 100 ppm / 40 = 2,5 ppm / año (0,00025 % / año).

Los propietarios de conjuntos pistón –cilindro como el que se muestra en la foto, deben comprobar muy bien los detalles en el certificado de calibración sobre las correcciones aplicadas. Es muy importante aplicar las correcciones asociadas al nivel de referencia y el empuje en el aceite (particularmente para el rango de bajas presiones de 60 o 70 bar). La calibración del pistón típicamente requiere unas 30 mediciones dimensionales del pistón y su carcasa. El certificado de calibración debe especificar el nivel de referencia usado y si es fijo (estático como en un punto visible de la carcasa) o flotante (dinámico como por ejemplo el fondo del pistón). Si el nivel de referencia es flotante (Ej. el fondo de pistón), el certificado de calibración debe incluir el valor dimensional hasta un punto externo visible para el usuario, especificar la corrección por el empuje del pistón en el fluido y la corrección o no por el peso del aceite acumulado actuando sobre el pistón.

Conjunto pistón-cilindro para balanza de presión hidráulica
Conjunto pistón-cilindro de doble rango

Actualmente estamos preparando la documentación necesaria para la acreditación ENAC, no obstante, si desea saber cómo funcionan las diferentes partes y sus prestaciones en cuanto a la precisión, estaremos encantados de enseñarle nuestro laboratorio, ubicado en la misma dirección donde está nuestra oficina en c/. Chile, 10, Las Matas, Madrid .

También le podemos ayudar con propuestas de solución a aplicaciones similares o diferentes de calibración y medición de presión, temperatura, y humedad.

Si precisa más información, envíenos su petición o consulta mediante nuestro Formulario de Contacto

 

 

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