Calibración de instrumentos de pesaje de funcionamiento no automático

Dentro del conjunto da magnitudes básicas para cualquier empresa industrial o comercial está la masa . Por esta razón es necesario evaluar la confiabilidad de las balanzas, esto implica someterlas a unas ciertas pruebas metrológicas durante el proceso de calibración.

Balanzas analíticas digitales

Son balanzas con resolución del orden de las décimas de miligramos

Balanzas analíticas digitales

Balanzas analíticas mecánicas

Estas balanzas también tienen resolución del orden de las décimas de miligramos

Balanza granatarias

Capacidad: de 610g-2610g

d:0,1g=100mg

Comparadora de masas

Estas balanzas son empleadas en la calibración de masas patrones

Balanzas industriales

En cualquier planta es muy frecuente encontrar balanzas como esta

Norma que aplica

La norma en la que se basa la calibración de instrumentos de pesajes de funcionamiento no automático es la OIML R 76-1, que en Colombia se homologa como la NTC 2031

Definiciones:La NTC 2031 incluye una serie de definiciones, que es importanteconocer. Se incluyen algunas en el siguiente material

• Clase de exactitud: Clase de instrumentos de medición que cumplen ciertos requisitos metrológicos, previstos para mantener los errores dentro de los límites especificados

Definiciones

• Instrumento de pesaje: Instrumento de medición que sirve para determinar la masa de un cuerpo cuando actua sobre éste la acción de la gravedad (masa gravitacional)

• Instrumento de pesaje de funcionamiento no automático: que necesita ser manejado por un operador durante el transcurso de la medición, por ejemplo, para colocar las cargas en el dispositivo receptor de cargas o para retirarlas, asi como para obtener el resultado; dicho instrumento permite observar directamente el resultado de la mediciones.

• Carga Máxima; (max) Capacidad máxima de medición, teniendo en cuenta la capacidad aditiva de tara

• Carga Mínima ; (Min) Cantidad de masa, por debajo de la cual las mediciones pueden tener un error relativo muy importante

Definiciones• Dispositivo para nivelación; Permite colocar un instrumento en su posición de referencia de calibración

• Dispositivo de ajuste de cero; Permite colocar y/o mantener la indicación del instrumento en cero cuando no hay ninguna carga en el dispositivo receptor de carga

• Dispositivo receptor de carga; Parte del instrumento que está destinado a recibir la carga

• Dispositivo medidor de carga ; Parte del instrumento que sirve para medir la masa de la carga con la ayuda de un dispositivo equilibrador de carga y un dispositivo indicador y/o impresor

• Rango de pesaje; Rango comprendido entre las cargas mínima y máxima

Definiciones• División de escala; Intervalo entre dos marcas sucesivas de la

escala.

• División de escala real: (d) Valor de la división de escala expresada en unidades de masa (resolución)

• Carga límite : La carga estática máxima que puede ser soportada por el instrumento sin alteración permanente de sus cualidades metrológicas

• Número de Divisiones de escala de verificación: cociente entre la carga máxima y la división de escala de verificación

•

• División de escala de verificación (e): Valor expresado en unidades de masa utilizado para la clasificación y la verificación de los instrumentos de pesaje

maxn e=

Definiciones

• Balanza de indicación digital: Instrumento de pesaje, en el cual la indicación se muestra en forma digital y no se permite la interpolación de una fracción de la división de escala.

• Balanza con indicación análoga: La salida o la presentación de la información es una función continua de la magnitud por medir o de la división de escala

• Aumento: Carga adicional que se coloca gradualmente sobre la plataforma, la cual produce un aumento en la indicación, en una división de escala. El valor nominal del aumento es el correspondiente a (1/10)*d

Procedimiento de calibración

Inspección previa

Antes de realizar las pruebas metrológicas, se debe constatar que el instrumento de pesaje está marcando ceros, para el caso de balanza verificar que esté nivelada. Las condiciones ambientales deben garantizar el funcionamiento del equipo. En la parte de anotaciones del protocolo de medición anotar todas las observaciones relevantes que puedan afectar las mediciones y el funcionamiento del aparato. Prenda el instrumento y espere, al menos, 10 minutos antes de utilizarla.

Clasificación de la balanza

Los instrumentos de pesaje no automático se clasifican en:

Exactitud Clase Simbolo

Especial 1

Fina 2

Media 3

Ordinaria 4

I

II

III

IIIITabla1

Clasificación de la balanzaPara cargas “m” con “m” expresado en divisiones de la escala de verificación

ToleranciaClase ordinariaClase mediaClase finaClase especial

500 2000m≤ <

2000 10000m≤ ≤

III

0 50m≤ <

50 200m≤ <

0 500m≤ <0 5000m≤ <

5000 20000m≤ <

20000 100000m≤ ≤

0 50000m≤ <

50000 200000m≤ <

200000 m≤

1,0e±

1,5e±

Tabla2

200 1000m≤ ≤

0.5e±

Para los instrumentos en servicios, los errores máximos tolerados son el doble

Procedimiento para determinar la clase

Pasos

• Verificar la división de escala y la capacidad máxima del equipo

• Dividir la capacidad máxima entre la división de escala, este resultado se identifica como n; Con este resultado y la tabla 2 se determina la clase

Escogencia de e:

1 , 10Si d mg entonces e d≤ =

1 ,Si d mg entonces e d> =

Ejemplo 1

Capacidad max: 8100g

d : 0, 1g=100mg

e=d=0,1g

n=Cap max/e=81000

Clase: II

Ejemplo 2

Capacidad max: 5100g

d : 0,1g=100mg

e=d=0,1g

n=Cap max/e=51000

Clase: II

Ejemplo 3

Capacidad max: 8100g

d : 1g=1000mg

e=d=1g

n=Cap max/e=8100

Clase: III

Rangos de pesaje y tolerancia

Una vez clasificada la balanza se multiplican los rangos de la clase respectiva por la división de escala en las unidades en que pesa la balanza, la tolerancia respectiva se determina con la columna 5 de la tabla 2, recordando que es el doble del valor hallado

EjemploConsideremos la siguientes balanza:

Tipo de balanza : digital

Capacidad máxima : 300g

División de escala : 10 mg

División de escala de verificación e=d=10 mg

Rangos de pesaje y tolerancia

300 /0,010 3000 0n g g= =De acuerdo con la tabla 2, este valor está entre 20000 y 100000, por lo que entonces es clase 2 . Los errores máximos tolerados son:

RANGO Tolerancia

0-50 g ± 10 mg

50 – 200 g ± 20 mg

200 – 300 g ± 30 mg

Curva de errores tolerados

Carga

Err

ores

ma x

tole

rad o

s

Pruebas metrológicas

Las pruebas metrológicas que se realizan de acuerdo con la NTC 2031 son:

• Exactitud

• Invariabilidad

• Movilidad

• Excentricidad de carga

• Constancia del punto cero

Prueba de exactitudExactitud

Se divide la capacidad máxima de la balanza en rangos de medición y se colocan cargas patrones en forma creciente hasta la capacidadmáxima, sin dejar, en ningún momento, el dispositivo receptor vacío. Luego se procede en forma decreciente. En cada pesada colocamos el aumento respectivo si la balanza es electrónica y de clase II o III. Para las balanzas analíticas con resolución de 0.1 mg, no se le coloca aumento. Toda esta información debe quedar consignada en el protocolo respectivo

El aumento va desde (1/10)*d hasta el valor en que la indicación aumenta en una división de escala. Este valor se registra en el protocolo

Prueba de invariabilidadInvariabilidadPara cada rango se selecciona un peso patrón que se acerque al máximo valor de cada uno. En cada caso se coloca el peso una diez veces, en las mismas condiciones y se determina el error para acadapesada

La diferencia entre el error máximo y el mínimo debe cumplir:

Rango bajo Rango medio Rango alto

Emax-Emin≤0.5d Emax-Emin≤1d Emax-Emin≤1.5d

Prueba de movilidad

Movilidad

Tomar cada uno de los valores de carga seleccionados en la prueba de invariabilidad.

Básculas de indicación digital con equilibrio automático o semiautomático

Para cada medición colocar un valor de carga igual a 1.4 veces la división de escala y se observa si el equipo responde a esta variación de peso. La indicación resultante debe sobrepasar en una división de escala del valor indicado antes de realizar el aumento

Prueba de movilidad

Básculas Mecánicas o Análogas

Para básculas o balanzas con equilibrio automático o semiautomático

Para cada medición, colocar una carga extra equivalente al error máximo permisible para la carga patrón aplicada. El cambio en la indicación no debe ser un valor menor a 0,7 veces el valor de la carga extra

Prueba de excentricidad de carga

Excentricidad de carga

Los ensayos de excentricidad de carga se efectuan empleando una carga igual (1/3) de la suma de la carga máxima y el efecto aditivo de tara repartido sucesivamente en los diferentes extremos del dispositivo receptor de carga

Excentricidad de carga para básculas análogas

Se realiza igual, excepto que la prueba de aumento no se realiza

Prueba de constancia del punto cero

Constancia del punto cero

Se comprueba que la indicación del equipo sea cero, cuando este se encuentra sin carga

• Colocar sobre la plataforma un valor de carga igual a la capacidad máxima. De realiza el aumento y se anota la hora en el protocolo de calibración.

• Dejar cargado el instrumento durante un tiempo mínimo de media hora .

• Retirar el ´peso del equipo y registrar en el protocolo el valor indicado inmediatamente se retira la carga y se estabiliza

• Si el valor es diferente de cero y es menor o igual a 0,5e , el equipo reacciona bien, de lo contrario significa que pudo haber un valor de tara que alteró los valores medidos

Cálculo de errores

Fórmula

Para balanzas digitales se emplea:

( )* 1000 (1/ 2 )Error I C d A= − + −

I: Indicación de la balanza

C: Carga patrón

d: División de escala

A: Aumento

Para la balanzas mecánicas no se hace aumento

Calibración de básculas camioneras

Orden:Invariabilidad

Excentricidad de carga

Exactitud

Movilidad

Constancia del punto cero

Clasificación de las masas patrones

OIML: Organización Internacional de Metrologá Legal (R 111)

Clase E1 ...M3

Rango 1 mg ... 50 kg

Usada en Europa

ASTM: Patrones Americanos de Metrologia

Clases 1 ... 6

Rango 1 mg ... 5000 kg

Usada en USA, ASIA, JAPON

NBS : BUREAU NACIONAL DE PATRONES

Clases M ... T

Rango 50 µg ... 1000 kg

Usada en USA

Escala internacional de masa

F, Ale, USA, UK

Colombia

Ciclo de Recal

5 años

10 años

Kilogramo prototipo Internacional l kg

Kilogramo Prototipo Nacionales l kg

Patrón Primario 1 kg

Patrón Primario; Div Metro, Lab My B

Jerarquía Material

Platino-Iridio 21.5 g/cm3

Platino-Iridio 21.5 g/cm3

Acero inoxidable 8.0 g/cm3

Acero inoxidable 8.0 g/cm3

Pais

Francia

F, Ale, USA, UK25 años

Clasifiacación de las pesas

Clasificación de las pesas

Clasificación de las pesas

Errores máximos tolerados para pesas patronesNORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 1848

ERRORES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA PESAS PATRÓN

CLASE DE EXACTITUDE1 E2 F1 F2 M1 M2 M3 QUILATES

ERRORES MÁXIMOS TOLERADOS EN mg1 mg 0.002 0.006 0.020 0.06 0.20 0.22 mg 0.002 0.006 0.020 0.06 0.20 0.4 0.25 mg 0.002 0.006 0.020 0.06 0.20 0.510 mg 0.002 0.008 0.025 0.08 0.25 1.0 0.520 mg 0.003 0.010 0.03 0.10 0.3 1.0 0.550 mg 0.004 0.012 0.04 0.12 0.4 1.0

100 mg 0.005 0.015 0.05 0.15 0.5 2.0 1.0200 mg 0.006 0.020 0.06 0.20 0.6 2.0 1.0500 mg 0.008 0.025 0.08 0.25 0.6 2.0

1 g 0.010 0.030 0.10 0.3 1.0 5.0 20 2.02 g 0.012 0.040 0.12 0.4 1.2 5.0 20 3.05 g 0.015 0.050 0.15 0.5 1.5 10.0 20

10 g 0.020 0.060 0.20 0.6 2.0 20.0 20 1020 g 0.025 0.080 0.25 0.8 2.5 20.0 30 1550 g 0.030 0.1 0.30 1.0 3.0 30.0 50.0100 g 0.05 0.15 0.5 1.5 5 30.0 60 30200 g 0.10 0.3 1.0 3.0 10 50.0 100.0500 g 0.25 0.75 2.5 7.5 25 100.0 2501 kg 0.50 1.5 5 15.0 50 200 400.02 kg 1.00 3 10 30 100 400 6005 kg 2.50 7.5 25 75.0 250 800 125010 kg 5.00 15 50 150 500 1600 250020 kg 10.00 30 100 300 1000 3200 4000

Valor Nominal