Calibrar termómetro

Calibrar un termómetro es el proceso de garantizar que un termómetro proporcione lecturas de temperatura precisas. Esto se hace comparando las lecturas del termómetro con un estándar de referencia (por ejemplo, un punto de temperatura fijo) o una fuente de temperatura conocida (calibración de comparación). El objetivo de la calibración es identificar cualquier desviación o error y ajustarlo si es necesario para que el termómetro proporcione mediciones precisas.

Métodos para calibrar termómetros.

Básicamente, existen dos métodos diferentes para calibrar termómetros: la calibración mediante el método de comparación y la calibración en puntos de temperatura fijos.

Calibrar termómetros usando el método de comparación.

La ley cero establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, también están en equilibrio térmico entre sí. Con base en este principio, se puede concluir que si un termómetro calibrado muestra la misma temperatura que la temperatura real en un baño de calibración y el termómetro que se está calibrando también muestra esta temperatura, ambos termómetros miden la misma temperatura. Sin embargo, esto sólo se aplica bajo la condición de que exista un estado de equilibrio, lo que no siempre es el caso en el mundo real.

El método de comparación es una de las técnicas más comunes y eficientes para calibrar termómetros. El termómetro a ensayar se compara con un termómetro de referencia de alta precisión cuya exactitud de medición y trazabilidad según estándares nacionales o internacionales está garantizada.

Proceso de calibración del termómetro.

1. Preparación para la calibración:
   • Se preparan el termómetro a probar y el termómetro de referencia. Ambos deben estar limpios y en perfecto estado.
   • Un dispositivo de calibración estable, como B. se ajusta un baño de calibración o un calibrador de bloque seco a la temperatura objetivo. Estos dispositivos garantizan una distribución de temperatura homogénea y estable.
2. Definir puntos de temperatura:
   • La calibración se realiza normalmente en varios puntos de calibración que se encuentran dentro del rango de medición del termómetro, p. B. a 0 °C, 50 °C y 100 °C. Los puntos pueden variar según la aplicación.
3. Realizar una medición comparativa:
   • Se colocan ambos termómetros en el dispositivo de calibración al mismo tiempo, asegurándose de que estén a la misma temperatura. Esto minimiza los gradientes de temperatura y garantiza resultados precisos.
   • Tan pronto como la temperatura en el dispositivo de calibración se estabilice, se registran los valores medidos de los termómetros de referencia y del objeto de prueba.
4. Analizar desviaciones:
   • Calibración significa “detectar una desviación”. Se determina la diferencia entre los valores mostrados del termómetro de referencia y el termómetro a calibrar. Estas desviaciones están documentadas y pueden utilizarse para realizar ajustes si es necesario.

Ventajas del método de comparación.

• Alta precisión: gracias al uso de un termómetro de referencia preciso y a instalaciones de calibración estables, los resultados son muy fiables.
• Flexibilidad: El método es adecuado para diferentes tipos de termómetros, incluidos termómetros de líquido, de resistencia o infrarrojos.
• Eficiencia: Se pueden calibrar varios termómetros al mismo tiempo, lo que hace que el método sea especialmente económico en la práctica.

Áreas de aplicación típicas

El método de comparación se utiliza a menudo en laboratorios de pruebas, laboratorios industriales y de calibración, especialmente cuando se requiere una alta precisión. Es ideal para calibraciones de rutina y control de calidad en procesos donde las mediciones precisas de temperatura son cruciales.

Los termómetros se calibran en puntos de temperatura fijos.

Al calibrar termómetros en puntos fijos de temperatura, el patrón de temperatura no es un termómetro de referencia calibrado, sino un llamado punto fijo de temperatura. Estos puntos fijos de temperatura se utilizan para definir temperaturas de la escala de temperatura ITS-90 y para calibrar termómetros.

La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) define la escala de temperatura como nueve puntos fijos que van desde -189,3442°C (punto triple del argón) hasta 961,78°C (punto de solidificación de la plata). Estos puntos fijos son estados de equilibrio termodinámico durante las transiciones de fase de sustancias puras.

Un ejemplo de punto fijo es el punto triple del agua, donde existe agua de alta pureza en estados sólido, líquido y gaseoso a 0,01°C. Esta condición luego se puede utilizar en una celda de punto triple de agua para calibrar termómetros a esta temperatura definida.

¿Con qué frecuencia es necesario calibrar un termómetro?

No existe una respuesta absoluta o clara a esta pregunta. La frecuencia de calibración del termómetro generalmente depende de varios factores:

1. Uso previsto del termómetro : Es posible que un termómetro utilizado en aplicaciones críticas como la medicina o la industria alimentaria deba calibrarse con más frecuencia que un simple termómetro doméstico.
2. Requisitos de precisión : algunos procesos requieren una precisión de temperatura muy alta. En tales casos, es esencial una calibración periódica.
3. Condiciones ambientales : Los termómetros utilizados en condiciones extremas (por ejemplo, temperaturas muy altas) pueden ser más propensos a presentar imprecisiones y, por lo tanto, deben revisarse con más frecuencia.
4. Resultados de calibración anteriores : si no se detectaron desviaciones o solo se detectaron desviaciones menores en calibraciones recientes, el tiempo entre calibraciones puede ampliarse. Sin embargo, si se observan desviaciones significativas con cada calibración, se debe aumentar la frecuencia de calibración.

Como regla general, los termómetros críticos deben calibrarse al menos una vez al año. Sin embargo, en algunas industrias o para determinadas aplicaciones, es posible que se requiera una calibración más frecuente, p. B. cada tres o seis meses. Siempre es una buena idea incluir inspecciones y calibraciones periódicas en el programa de mantenimiento para garantizar que el termómetro esté funcionando correctamente.

También puede utilizar estándares y pautas como guía al determinar los ciclos de calibración. Por ejemplo, DIN EN ISO/IEC 17025 es una norma internacional que especifica los requisitos para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración. Si un laboratorio está acreditado según esta norma, significa que tiene la competencia técnica y ha implementado un sistema de gestión que garantiza la producción de resultados consistentes y válidos.

La calibración de instrumentos de medición, incluidos los termómetros, es una parte importante de esta norma. Algunos puntos principales con respecto a la calibración según DIN EN ISO/IEC 17025 son:

1. Requisitos generales : Los laboratorios deben garantizar que todo el equipo que pueda afectar los resultados esté calibrado y/o calificado.
2. Intervalos : El estándar no prescribe intervalos de calibración específicos. En cambio, los laboratorios deberían utilizar su gestión de riesgos para determinar la frecuencia de las calibraciones.
3. Trazabilidad : Las calibraciones deben ser trazables según estándares nacionales o internacionales.
4. Registros : los laboratorios deben mantener registros de las calibraciones, incluidos detalles del método, operador, condiciones ambientales, intervalos de confirmación, resultados y cualquier desviación.

El organismo de acreditación alemán (DAkkS) tiene documentos y regulaciones adicionales que contienen requisitos y recomendaciones específicos para la calibración en diversas áreas. Si un laboratorio en Alemania está acreditado según DIN EN ISO/IEC 17025, también debe seguir las normas DAkkS pertinentes.

Un laboratorio acreditado según DIN EN ISO/IEC 17025 debe tener una política y procedimientos claros para la calibración de sus equipos. Sin embargo, la frecuencia exacta de la calibración la determina el propio laboratorio, en función de su gestión de riesgos y los requisitos específicos de su acreditación.

Calibrar estándares nacionales e internacionales para termómetros.

La calibración de termómetros desempeña un papel importante en la tecnología de medición, especialmente en industrias donde se necesitan mediciones precisas de temperatura. Los estándares nacionales e internacionales proporcionan pautas claras para realizar y documentar estas calibraciones.

Estándares internacionales

• ISO/IEC 17025 : Esta norma define los requisitos generales para la competencia de los laboratorios de calibración. Garantiza que los resultados de la calibración sean comparables y trazables a nivel internacional.
• ITS-90 : La Escala Internacional de Temperatura de 1990 proporciona una referencia para calibrar termómetros definiendo puntos de temperatura fijos. También define el termómetro de resistencia de platino estándar (SPRT) como un instrumento de interpolación.
• IEC 60584 : esta norma regula los termopares y sus voltajes térmicos, que son importantes para mediciones precisas de temperatura.
• IEC 60751 : la norma describe los requisitos para los termómetros de resistencia de platino (RTD), comúnmente utilizados en aplicaciones de alta precisión.

Normas y directrices nacionales

• DIN EN ISO 9001 : Esta norma se centra en los sistemas de gestión de calidad y también afecta a los procesos de calibración en diversas industrias.
• Directrices DKD : Las directrices del servicio de calibración alemán proporcionan instrucciones específicas para los laboratorios de calibración en Alemania. Estas directrices complementan la ISO 17025 y definen procedimientos y métodos específicos.
• Directrices EURAMET : A nivel europeo, EURAMET proporciona directrices metrológicas que apoyan a los laboratorios y centros de calibración para realizar calibraciones consistentes y trazables.

Importancia de la trazabilidad

Todos los estándares mencionados enfatizan la importancia de la trazabilidad al calibrar termómetros, es decir, la capacidad de rastrear las calibraciones hasta los estándares internacionales. Esto garantiza que las mediciones de temperatura sean comparables en todo el mundo.

Al cumplir con estos estándares y directrices, las empresas se aseguran de que sus termómetros cumplan con los más altos estándares de precisión y confiabilidad, un requisito importante para el control de calidad en muchas industrias.

Consejos para calibrar con éxito un termómetro

Consejo 1: un termómetro solo mide su propia temperatura

La afirmación «Un termómetro sólo mide su propia temperatura» apunta a un principio fundamental en la calibración de termómetros.

Cuando usas un termómetro para medir la temperatura de algo, ya sea el aire, un líquido o un sólido, lo que en realidad estás midiendo es qué tan caliente o frío está EL TERMÓMETRO en sí. El termómetro alcanza el equilibrio térmico con el medio que mide. Esto significa que adquiere la misma temperatura que el medio.

Un ejemplo sencillo es un termómetro de mercurio. El mercurio en el termómetro se expande y contrae según el calor o el frío que haga. Si lo pones en agua tibia, el mercurio se expandirá porque se CALENTA. Si lo pones en agua fría se contraerá porque estará MÁS FRÍO. En ambos casos, el termómetro en realidad mide qué tan caliente o frío está EL MERCURIO, no el agua directamente. Pero debido a que el mercurio alcanza rápidamente el equilibrio térmico con el agua, el termómetro indica efectivamente la temperatura del agua.

El mismo principio se aplica a los termómetros digitales, PT100 (termómetros de resistencia), termopares y otros. Todos responden a los cambios de temperatura cambiando su propia temperatura y luego mostrando o midiendo ese valor.

Es importante tener en cuenta que para medir la temperatura con precisión, el termómetro y el objeto que se mide deben tener tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio térmico. De lo contrario, la medición podría ser inexacta.

Consejo 2: Los termopares siempre marcan la diferencia en la medición

Un termopar está hecho de dos metales diferentes conectados en un extremo. Si en este punto de conexión (llamado «punto de medición» o «unión caliente») hay una temperatura diferente a la del otro extremo de los dos metales (llamado «unión de comparación» o «unión fría»), surge una tensión entre estos dos puntos. Este voltaje se llama voltaje térmico y depende de la diferencia de temperatura entre los dos extremos y de las propiedades materiales específicas de los dos metales.

Esto significa que un termopar siempre mide la diferencia de temperatura entre el punto de medición y la unión fría. Para determinar la temperatura absoluta en el punto de medición es necesario conocer la temperatura en la unión fría. Esta unión fría a menudo se enfría a una temperatura conocida (por ejemplo, 0 °C para una unión fría externa) o, por ejemplo, en el caso de miniconectores, se utiliza la temperatura ambiente como referencia.

Por lo tanto, un termopar no mide directamente una temperatura absoluta, sino más bien una diferencia de temperatura entre dos puntos. Para obtener una medición de temperatura absoluta, se debe conocer la temperatura en uno de los dos puntos.

Consejo 3: Los termómetros de resistencia siempre miden demasiado calor

Los termómetros de resistencia, a menudo denominados Pt100 o Pt1000 (donde los números indican la resistencia nominal a 0°C), utilizan la resistencia dependiente de la temperatura de un metal, generalmente platino, para medir temperaturas. Cuando una corriente eléctrica fluye a través de una resistencia, esa resistencia se calienta. Este es un resultado directo de la ley de Ohm, donde la potencia eléctrica P a través de una resistencia R se describe como P = I^2 × R, donde I es la corriente que fluye a través de la resistencia.

En los termómetros de resistencia se envía una corriente de medición a través de la resistencia de platino para medir la resistencia (y con ello la temperatura). Pero es precisamente esta corriente de medición, especialmente si es demasiado alta, la que puede provocar un calentamiento significativo de la resistencia de medición. Este calentamiento distorsiona el resultado de la medición porque el sensor se calienta más que el entorno real que se va a medir. Como resultado, la termorresistencia muestra una temperatura demasiado alta.

Para mediciones o aplicaciones precisas se debe tener en cuenta y compensar el calentamiento provocado por la corriente de medición.

Fuentes

• Walter Blanke: La escala internacional de temperatura de 1990: ITS-90
• Frank Bernhard: Manual de medición técnica de temperatura, segunda edición
• Thomas Klasmeier: Libro de mesa “Temperatura”, edición 3