CALIBRACIÓN DE PESAS PARA EL CONTROL DE … · Establecer el procedimiento para la calibración de pesas para el control de ... La balanza debe cubrir un rango de 100 kg a 1 000

Instituto Nacional de Tecnología Industrial Centro de Desarrollo e Investigación en Física y Metrología

Procedimiento específico: PEMA08M CALIBRACIÓN DE PESAS PARA EL CONTROL DE INSTRUMENTOS DE PESAR DE ALTA CAPACIDAD O DETERMINACIÓN DE MASA CONVENCIONAL Revisión: Febrero 2015 Este documento se ha elaborado con recursos del Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Sólo se permite su reproducción sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente.

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PEMA08M Lista de enmiendas: Febrero 2015

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PEMA08M Índice: Febrero 2015

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NOMBRE DEL CAPÍTULO REVISIÓN

Página titular Febrero 2015

Lista de enmiendas Febrero 2015

Índice Febrero 2015

Calibración de instrumentos de pesar de funcionamiento no-automático con equilibrio no-automático

Febrero 2015

Apéndice 1 Febrero 2015



PEMA08M: Febrero 2015

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1. Objetivo Establecer el procedimiento para la calibración de pesas para el control de instrumentos de pesar de alta capacidad.

2. Alcance

Aplicable a todas aquellas pesas cuyo valor nominal se encuentre entre 100 kg y 1 000 kg y que, por sus características físicas y metrológicas: forma, material, dimensiones, textura superficial, identifica-ción y apartamiento con respecto a su valor nominal, se encuadra dentro de la Reglamentación Na-cional vigente Nº 456.

3. Definiciones y abreviaturas

3.1. La calibración comprende un conjunto de operaciones metrológicas, que tienen como fin en el caso de la calibración la determinación de los apartamientos de su masa con respecto a su valor no-minal (error) y determinar si éstos se hallan dentro de los límites de una determinada clase de exacti-tud. La determinación de masa consiste en determinar la masa convencional de la pieza. 3.2. Para una pesa calibrada a 20 ºC, la masa convencional es la masa de una pesa referenciada a una densidad de 8 000 kg/m3, en aire de densidad 1,2 kg/m3. 3.3. Abreviaturas

ρa densidad del aire húmedo.

T temperatura del aire.

H humedad relativa del aire.

P presión atmosférica.

4. Referencias

4.1. Manual de la Calidad del INTI- Física y Metrología. 4.2. Resolución Nacional de la SECRETARIA DE ESTADO DE COMERCIO Y NEGOCIACIONES ECONO-MICAS INTERNACIONALES Nº 456 del 02 de diciembre de 1983. 4.3. Recomendación Internacional de la OIML R 111-1 edición 2004 (E) “Weights of classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3, M3.

5. Responsabilidades

5.1. Del coordinador de la Unidad Técnica Masa Supervisa la realización de las calibraciones, verifica que se cumpla los procedimientos y revisa los re-sultados. 5.2. Del personal del laboratorio Realiza las calibraciones aplicando el presente procedimiento de calibración, procesando los corres-pondientes datos y emitiendo el certificado.

6. Instrucciones

6.1. Generalidades Determinación del error en pesas de gran capacidad, por comparación con pesas patrón, mediante método de sustitución doble o también llamado “METODO DE BORDA”. Valor convencional de los resultados de las pesadas en aire, en concordancia con la recomendación internacional OIML Nº D28


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6.2. Elementos necesarios Los elementos básicos necesarios para efectuar la calibración de cada pesa son:

a) equipo de limpieza.

b) instrumentos de medición, para determinar la densidad del aire.

c) juego de pesas patrón.

d) elementos necesarios para el correcto manipuleo de las pesas patrón.

e) balanzas y comparadores de masa.

f) Equipo de limpieza: paño o papel fino, suave, (que no deje pelusas) solvente y alcohol etílico.

g) Instrumento de medición de temperatura, humedad y presión, para la determinación de la densi-dad del aire húmedo. La identificación de los instrumentos utilizados se encuentran registrados en la planilla de equipos utilizados (Apéndice 3).

Siendo los requerimientos:

Temperatura: resolución = 0,1 ºC incertidumbre = ± 0,5 ºC

Humedad: resolución = 1 % incertidumbre = ± 4 %

Presión absoluta: resolución = 1 hPa incertidumbre = ± 2 hPa

h) Juego de pesas patrón: desde 1 g hasta 500 kg, con los correspondientes certificados de calibración y trazabilidad.

La incertidumbre del conjunto de pesas patrón utilizadas para la calibración no deberá exceder 0,3 veces la incertidumbre de la pesa a calibrar.

La densidad del material de estas pesas debe ser tal que una variación de la densidad del aire en ± 10 % del valor de 1,2 kg.m3 no produzca variaciones de la masa , mayores a 1/4 de la desviación máxima permitida.

La identificación de las pesas utilizadas se encuentran registradas en la planilla de equipos utilizados (Apéndice 3).

i) Dependiendo en cada caso en particular, se usan: guantes, pinzas con punta no abrasiva , disposi-tivo adecuado, auto elevador, zorra, carro, eslingas grilletes, paño y papel fino que no deje pelusa.

j) La balanza debe cubrir un rango de 100 kg a 1 000 kg y su identificación se encuentra registrada en la planilla de equipos utilizados (Apéndice 3).

k) Elementos de seguridad acorde a la tarea a realizar.

6.3. Descripción 6.3.1. Control visual Se observa que las pesas estén protegidas convenientemente para el traslado y debidamente identifi-cadas. Se comprueba que las pesas posean la verificación primitiva , certificado de autoverificación o deter-minación de conformidad según corresponda. En el caso de que las pesas no posean esta documentación, se consultar con el cliente. No se podrá rea-lizar la calibración de las mismas, a menos que el PML del INTI disponga una excepción para el caso. Se verifica que las pesas estén constituidas, en material y forma de acuerdo a lo expresado en él titulo V de la resolución de secretaria de Industria y Comercio Nº 456 (y de ser necesario, con un recubri-miento anticorrosivo adecuado). Se observa la terminación superficial y si presentan golpes o marcas sobre esta, las observaciones son registradas en la PLANILLA DE DATOS. (Apéndice 1). 6.3.2. Identificación de las pesas La identificación de las pesas se realiza tomando como tal la que se consigna en la pesa y se completa la PLANILLA DE DATOS (Apéndice 1) (marca, Nº de serie, identificación del cliente, etc.)


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6.3.3. Limpieza Las pesas son primeramente limpiadas con un paño o papel embebido en solvente, luego con otro pa-ño o papel fino embebido en alcohol etílico y finalmente se las seca con un paño o papel fino. 6.3.4. Estabilización Finalizada la tarea de limpieza, y colocadas a resguardo debidamente identificadas se las lleva al labo-ratorio y se las deja estabilizar por un termino no inferior a dos días antes de comenzar su calibra-ción. 6.3.5. Determinación de los errores o de la masa convencional . Finalizado el tiempo de estabilización correspondiente se compara la pesa con pesas patrón utilizan-do como instrumento comparador la balanza. Se toma la pesa a calibrar y las pesas patrón (siendo esta de una clase superior), logrando que la su-matoria de estas igualen la masa de la pesa a calibrar. Se registra en la planilla de datos (apéndice 1) los parámetros de presión, temperatura y humedad para calcular la densidad del aire húmedo como se establece en el procedimiento “PEMA 03V”. Se realizan no menos de tres ciclos de comparación entre el patrón y la incógnita como se indica en el esquema siguiente y los valores obtenidos se registran en la PLANILLA DE DATOS. (Apéndice 1):

Patrón + sobrec (+ sobrec sensib) incógnita + sobrec (+ sobrec sensib)

(sobrec sensib +) Patrón + sobrec (sobrec sensib + ) incógnita + sobrec

a) Método de toma de LECTURAS DEL PATRON E INCOGNITA

Haciendo oscilar la balanza alternativamente entre un punto muerto superior e inferior a lo largo de la escala y luego de los dos primeros ciclos (para su estabilización) se procede de la siguiente manera: se toma en forma alternativa seis valores del punto muerto superior y cinco valores del punto muerto inferior, registrándolos en LA PLANILLA DE DATOS (Apéndice 1).

Se promedian entre sí el promedio de los valores correspondientes al punto muerto superior con el promedio de los valores que corresponden al punto muerto inferior.

b) B) Método de toma de LECTURAS DEL PATRON + SOBRECARGA DE SENSIBILIDAD E INCOGNITA + SOBRECARGA DE SENSIBILIDAD.

Luego de la última lectura del punto muerto superior y cuando pasa el punto muerto inferior siguien-te, se deposita suavemente sobre el receptor de carga la pesa de sobrecarga de sensibilidad y luego de dos ciclos (para su estabilización) se procede de la siguiente manera: se toma en forma alternativa cuatro valores del punto muerto superior y tres valores del punto muerto inferior, registrándolos en LA PLANILLA DE DATOS (Apéndice 1).

Se promedian entre sí el promedio de los valores correspondientes al punto muerto superior con el promedio de los valores que corresponden al punto muerto inferior.

Con todos los datos obtenidos se aplica la siguiente fórmula:

Donde:

Ex es el error convencional de masa

Lxik es el resultado de las lecturas iniciales de la incógnita correspondiente al ciclo k según (A).

Lxfk es el resultado de las lecturas finales de la incógnita correspondiente al ciclo k según (A).

Scxik es la sobrecarga colocada sobre la primera incógnita del ciclo k.

Scxfk es la sobrecarga colocada sobre la segunda incógnita del ciclo k.

mCESCfLSCfLSCfLSCfL

E pk

PfkPfkPfkPikPikPikXfkXfkXfkXikXikXikx ++

−⋅+−⋅−

−⋅+−⋅⋅= ∑

=

3

1 2231


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Lpik es el resultado de las lecturas iniciales del patrón correspondiente al ciclo k según (A).

Lpfk es el resultado de las lecturas finales del patrón correspondiente al ciclo k según (A).

Scpik es la sobrecarga colocada sobre el primer patrón del ciclo k.

Scpfk es la sobrecarga colocada sobre el segundo patrón del ciclo k.

Ep error del patrón utilizado para comparar la incógnita.

mC corrección del valor convencional de masa a condiciones normales donde:

m es el valor nominal de masa de la pesa a calibrar

C es el factor de corrección para llevar el valor convencional de masa a condiciones normales

𝐶 = � 1𝜌𝑖−

1𝜌𝑝

� (𝜌𝑎 − 𝜌0 )

Donde:

ρ i es la densidad de la pesa incógnita

ρp es la densidad de la pesa patrón

ρa es la densidad del aire

ρ0 es la densidad normal del aire 1,2 kg/m3

fxik es el factor de ajuste de sensibilidad para la primera incógnita , igual a:

donde: SCsens,xik es la masa conocida de la sobrecarga utilizada para el ajuste de sensibilidad sobre la

primera incógnita del ciclo k, y Lsens,xik es el resultado de las lecturas obtenidas al pesar la primera incógnita en el ciclo k, con esta masa adicionada según (B).

fxfk es el factor de ajuste de sensibilidad para la segunda incógnita, igual a:

donde: SCsens,xfk es la masa conocida de la sobrecarga utilizada para el ajuste de sensibilidad sobre la se-gunda incógnita del ciclo k, y Lsens,xfk es el resultado de las lecturas obtenidas al pesar la segunda incóg-nita en el ciclo k, con esta masa adicionada según (B).

fpik es el factor de ajuste de sensibilidad para el primer patrón, igual a:

pikpiksens

piksenspik LL

scf

−=

,

,

SCsens,pfk es la masa conocida de la sobrecarga utilizada para el ajuste de sensibilidad sobre el primer patrón del ciclo k, y Lsens,pfk es el resultado de las lecturas obtenidas al pesar el primer patrón en el ciclo k, con esta masa adicionada según (B).

fpfk es el factor de ajuste de sensibilidad para el segundo patrón, igual a:

xikxiks

xiksxik LL

scf

−=

,sen

,sen

xfkxfks

xfksxfk LL

scf

−=

,sen

,sen

pfkpfks

pfkspfk LL

scf

−=

,sen

,sen


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donde SCsens,pfk es la masa conocida de la sobrecarga utilizada para el ajuste de sensibilidad sobre el se-gundo patrón del ciclo k, y Lsens,pfk es el resultado de las lecturas obtenidas al pesar el segundo patrón en el ciclo k, con esta masa adicionada según (B).

Un control de los resultados se realiza cada vez que una pesa o juego de pesas es recibido con un certi-ficado de calibración anterior o posea un historial de las mismas. En el caso de una diferencia de masa entre los nuevos resultados y los anteriores que escapa a la incer-tidumbre declarada o calculada se realiza un cruce con otros patrones, de persistir la diferencia se realiza el control de todo el procedimiento, si tampoco se detecta problemas en el procedimiento se dará por valido el nuevo resultado obtenido de la calibración.

6.3.6. Cálculo de la incertidumbre en la calibración El cálculo y balance de incertidumbre se puede realizar en la planilla de cálculo PEMA08M.xls. En el apéndice 2 se incluye un ejemplo de este cálculo. Para el cálculo de la incertidumbre de se tienen en cuenta los siguientes componentes Repetibilidad del proceso de pesada. Este componente se calcula, o bien estadísticamente (ver 7.8.1.) o bien a partir de la desviación estándar histórica de la balanza. Se incluyen en este componente los efectos de excentricidad

Repetibilidad del proceso de pesada. Este componente se calcula, o bien estadísticamente (ver 7.8.1.) o bien a partir de la desviación estándar histórica de la balanza. Se incluyen en este componen-te los efectos de excentricidad

Incertidumbre de la pesa patrón. Se obtiene del certificado de calibración

Incertidumbre debida a la estabilidad de la pesa patrón. Si se trata de un a pesa patrón sin historia se toma como incertidumbre de estabilidad la incertidumbre de calibración del patrón aplicándole distribución rectangular para estandarizarla

Incertidumbre asociada al empuje del aire. Se utiliza la fórmula C6.3.1.

Incertidumbre del comparador de masa. Es estimada a partir de la resolución del comparador, tan-to al pesar la incógnita como el patrón

Incertidumbre asociada a la sensibilidad. Se estima de acuerdo a (1) de 7.8. y a la fórmula C.6.4.1. de la ref. 4.2.

Se observa que el valor de incertidumbre expandida obtenido sea menor o igual a un tercio del EMT (error máximo tolerado para la clase). En el caso de que sobre pase, sé recalibra nuevamente la pesa, colocando en observaciones de la planilla de datos (apéndice 1) el inconveniente observado para su contemplación. Finalmente en el certificado de calibración se expresa como “INCERTIDUMBRE” el tercio del EMT co-rrespondiente. Nota: Para evaluar los componentes de tipo A de las lecturas promedios asociados a la repetibilidad de la balanza, se utiliza la desviación estándar histórica de la balanza, la cual aparece en el certificado de calibración de ésta.

7. Certificado de calibración

El certificado de calibración es elaborado de acuerdo a lo establecido en el manual de la calidad de INTI – Física y Metrología Este certificado contiene cuando corresponde:

• Identificación de las pesas.

• Código de aprobación de modelo.

• Valor nominal de las pesas.

• Apartamiento con respecto al valor nominal o valor de masa convencional con su incertidumbre.

• Temperatura , Humedad y Presión y densidad del aire promedio durante la calibración con sus in-certidumbres


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8. Registros de la calidad

Se conservan registros manuscritos de las observaciones originales, copia de los certificados emitidos, como así también copia de la orden de trabajo, salida de elementos y demás documentación relacio-nada, de acuerdo con el Manual de Calidad del INTI – Física y Metrología capítulo 11.

9. Precauciones

En caso de manipular grandes masas, deben utilizarse elementos de protección personal adecua-dos (zapatos, arneses, espaldera, casco, guantes, entre otros)

Sólo personal capacitado y autorizado podrá trabajar con el puente grúa, auto-elevadores, obser-vando las instrucciones de uso correspondientes

10. Apéndices y anexos:

Nº APÉNDICE TÍTULO

1 Planilla de datos

2 Balance de incertidumbre – ejemplo

3 Planilla de equipos utilizados

PEMA08M Apéndice 1: Febrero 2015

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Planilla de toma de datos: Identificación del informe: . . . . . . . . . . . . . . . fecha: . . . . . . . . . . . . . . . . realizó: . . . . . . . . .revisó: . . . . . . masa de la pesa: . . . . . . precisión requerida: . . . . . . . Nº de serie: . . . . . . . . N° aprobación de modelo: . . . . . . . otra identif: . . . . . . . . . . . . estado de limpieza: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . estado de la terminación superficial: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metodo de limpieza: . . . . . . . . . . . . . . . Tiempo de estabilización: . . . . . . . . . . . . . .

patrón utilizado: . . . . . . . . . . . . . . clase: . . . . . . . . . . . identificación: . . . . . . . . . . . . . . . certificado de calibración: . . . . . . . patrón utilizado: . . . . . . . . . . . . . . clase: . . . . . . . . . . . identificación: . . . . . . . . . . . . . . . certificado de calibración: . . . . . . .

sobre carga sobre la patrón : NO SI pesa: . . . . . . . .

sobre carga sobre la incognita : NO SI pesa: . . . . . . . . identificación: . . . . . . . . . . . . . . . clase: . . . . . . . . . . . certificado de calibración: . . . . . . .

Valores obtenidos: CICLO No . . . . . . temperatura inicial : . . . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . . %. presión inicial: . . . . . . . .hPa

patrón incognita Incognita patrón

PMS PMI PMS PMI PMS PMI PMS PMI

xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx Xxxxxxx Sobrecarga

Valor: . . . g

Sobrecarga

Valor: . . . g

Sobrecarga

Valor: . . . g

Sobrecarga

Valor: . . . g


Xxxxxx xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxxx

temperatura inicial : . . . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . .%. presión inicial: . . . . . . hPa

Hoja 1 de 2 Formulario PEMA08M/01


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CICLO No. . . . . temperatura inicial : . . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . .%. presión inicial: . . . . . . . hPa

patrón incognita incognita patrón


xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx Xxxxxxx Sobrecarga Valor: . . . g

Sobrecarga Valor: . . . g




Xxxxxx Xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxxx

temperatura inicial : . . . . . oC humedad inicial: . . . . . .%. presión inicial: . . . . . hPa

CICLO No. . . . temperatura inicial : . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . . % presión inicial: . . . . . . . . hPa

patrón Incognita incognita patrón


xxxxxxx Xxxxxxx xxxxxxx Xxxxxxx Sobrecarga

Valor: . . . g

Sobrecarga

Valor: . . . g

Sobrecarga

Valor: . . . g

Sobrecarga

Valor: . . . g


Xxxxxx Xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxxx

temperatura inicial : . . . . . . oC humedad inicial: . . . . . . . .% presión inicial: . . . . . . . hPa

hoja 2 de 2 Formulario PEMA08M/01


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Ejemplo de Balance de Incertidumbres:


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Planilla de Equipos:

Instrumento de medición de temperatura, húmeda y presión: Equipo automático de toma de datos de los parámetros de TEMPERATURA, HUMEDAD RELATIVA Y PRESION ABSOLUTA dentro de la sala de grandes masas. -Temperatura: resolución 0,01 oC, incertidumbre 0,5 oC. Compuesto por 14 canales, modelo THP 14, número de serie . -Humedad relativa: resolución 0,1%, incertidumbre ± 15%. THP 14, número de serie . -Presión absoluta: resolución 0,1 hPa, incertidumbre 5 hPa. THP 14, número de serie .

Juego de pesas patrón: Desde 1 g hasta 500 kg, con los correspondientes certificados de calibración y trazabilidad identificadas como: Juego de pesas clase F1, desde 1 mg hasta 10 kg, marca DOLZ, con número de serie 78772. Dos pesas clase F1 de 20 kg cada una, marca Dolz, con números de serie 7873ª - 7873B.

Sumatoria de pesas de 20 kg de fundición pintadas, calibradas de a tres formando 8 conjuntos de 60 kg cada uno y uno de 20 kg, los conjuntos formados por las pesas de 20 kg se identifican como: “020,022,014” ; “021,109,106” ; “111,108,103” ; “016,029,13” ; “112,104,109” ; “113,105,110” ; “023,107,15” ; “102,101,018” ; “024”.

El motivo de la presentación de la sumatoria de 500 kg en conjuntos de pesas de 20 kg se debe a que de este modo se logra dismi-nuir la incertidumbre de la sumatoria respecto de la incertidumbre de la misma calibrando las pesas de 20 kg individualmente. Lo que se hace en este caso imprescindible es recalibrar esta sumatoria previamente a cada utilización de la misma ya que no se puede asegurar la estabilidad de la masa en el tiempo. Esta calibración debe efectuarse según se indica en el procedimiento PEMA 07M .

Diez pesas con características físicas asimilable a clase E2, con incertidumbre asimilable a clase F1 modelo INTI, INTI 102 C 001477 - INTI 102 C 001472 - INTI 102 C 001481 - INTI 102 C 001473 - INTI 102 C 001474 - INTI 102 C 001480 - INTI 102 C 001476 - INTI 102 C 001478 - INTI 102 C 001475. Pesas de 500 kg de fundición pintada identificadas como: ”5”,”1”.

Balanzas y comparadores de masa:

Rango de 100 kg a 1 000 kg: Balanza de brazos iguales, marca “FRAZIER”, capacidad máxima 1 200 kg, resolución 0,8 g, desviación standard relativa referida a la carga máxima ± 3.10-6, número de inventario 039508001.

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