La calibración de temperatura es un proceso importante en muchas industrias que garantiza la precisión y confiabilidad de los dispositivos de medición de temperatura. La temperatura se controla en una variedad de aplicaciones, ya sea en fabricación, medicina, investigación o producción de energía. Las mediciones inexactas pueden provocar errores de producción, riesgos de seguridad y aumento de costos. La calibración de temperatura garantiza que los dispositivos de medición de temperatura proporcionen valores correctos comparándolos con un dispositivo de referencia certificado. Este proceso permite el cumplimiento de estándares de calidad y requisitos legales.
La calibración de temperatura no significa solo verificar un dispositivo de medición, sino que también incluye validación y documentación para garantizar que las mediciones sean trazables y reproducibles.
Contenido
¿Qué es la calibración de temperatura?
La calibración de temperatura es el proceso de verificar un dispositivo de medición de temperatura para garantizar que proporcione lecturas precisas y confiables. Se compara con un dispositivo de referencia cuya temperatura se conoce con precisión para detectar desviaciones. Esto garantiza la precisión del dispositivo de medición.
Importancia y aplicación en la industria.
La medición precisa de la temperatura es importante en numerosas industrias, como la farmacéutica, la alimentaria, la química y la automovilística. Los procesos de producción, las condiciones de almacenamiento y los controles de calidad a menudo dependen en gran medida de datos precisos sobre la temperatura. Las mediciones inexactas pueden tener un impacto significativo en la calidad, la seguridad y la eficiencia del producto. Por lo tanto, las calibraciones periódicas son importantes para minimizar las fuentes de error y garantizar el cumplimiento de las normas legales y estándares internacionales, como DIN EN ISO/IEC 17025.
Descripción general de los diferentes métodos de calibración
Existen varios métodos para la calibración de temperatura que varían según la aplicación y los requisitos. Los métodos más comunes incluyen el método de comparación, en el que se compara un termómetro que se va a calibrar con un termómetro de referencia preciso. La calibración de punto fijo, en la que se utilizan puntos de temperatura definidos, como los puntos de solidificación de los metales o el punto triple del agua, es el segundo método de calibración de temperatura.
Objetivos de la calibración de temperatura.
La calibración de temperatura tiene varios objetivos importantes:
- Precisión: Garantizar que los dispositivos de medición proporcionen valores precisos y consistentes.
- Seguridad: Prevención de errores críticos para la seguridad que podrían resultar de mediciones inexactas, especialmente en la medicina y la industria.
- Eficiencia: Mejorar la eficiencia de los procesos de producción, ya que los dispositivos de medición defectuosos pueden provocar fallos de producción o defectos de calidad.
Las calibraciones también garantizan que las mediciones sean rastreables, lo que significa que se pueden rastrear hasta estándares y normas internacionales.
Conceptos básicos de la medición de temperatura.
Diferentes métodos de medición de temperatura.
Existen varios métodos para medir la temperatura, que varían según la aplicación y los requisitos de precisión. Los comunes son:
- Termómetros de resistencia (RTD): utilizan el aumento de resistencia de materiales como el platino (p. ej. PT100) al aumentar la temperatura.
- Termopares : juntan dos metales diferentes para producir un voltaje proporcional a la temperatura.
Principios físicos de la medición de la temperatura.
La mayoría de los dispositivos de medición de temperatura utilizan propiedades físicas que cambian con la temperatura, como la resistencia eléctrica (RTD), el voltaje térmico (termopares) o la radiación (infrarrojos). Estos cambios se registran y se convierten en valores de temperatura.
Incertidumbres de medición y factores que influyen
Las incertidumbres de medición son desviaciones inevitables y cuantificables en los resultados de medición. Surgen de diversos factores, como la precisión del dispositivo de medición, interferencias externas o condiciones ambientales. La incertidumbre describe el rango en el que se encuentra con cierta probabilidad el valor real de la variable medida.
La calibración de temperatura intenta minimizar estas incertidumbres y hacerlas comprensibles. En Alemania se utilizan procedimientos estandarizados, que están definidos por el organismo alemán de acreditación (DAkkS) y el DKD (servicio alemán de calibración) como parte de la Guía para la expresión de la incertidumbre en la medición (GUM) .
El GUM es un documento reconocido internacionalmente que proporciona la base metodológica para determinar las incertidumbres de medición. Tiene en cuenta tanto los errores sistemáticos como los aleatorios. Contiene modelos matemáticos para calcular incertidumbres y hacerlas transparentes. El enfoque GUM documenta la incertidumbre en las mediciones. Esto significa que los resultados de la calibración son trazables y comparables.
DAkkS garantiza que los laboratorios de calibración en Alemania cumplan con los estándares y procedimientos descritos en GUM y acredita estos laboratorios de acuerdo con DIN EN ISO/IEC 17025.
Métodos de calibración de temperatura.
Existen diferentes métodos para calibrar termómetros : el método de comparación utiliza un termómetro de referencia para detectar desviaciones, mientras que la calibración de punto fijo utiliza puntos fijos de temperatura precisos según el ITS-90 para garantizar la máxima precisión.
Calibración de temperatura según el método de comparación.
El método de comparación es una de las técnicas de calibración más utilizadas y se caracteriza por su flexibilidad y facilidad de implementación. El termómetro a calibrar se compara con un termómetro de referencia ya calibrado.
Ambos dispositivos se colocan en un entorno estable, como un baño de calibración o un pozo seco. La diferencia entre las lecturas indica la desviación del termómetro que se está calibrando. Este método se utiliza a menudo en aplicaciones industriales porque cubre un amplio rango de temperatura y es adecuado para una variedad de dispositivos de medición de temperatura.
Calibración de temperatura en los puntos fijos de temperatura del ITS-90
La calibración de punto fijo proporciona la mayor precisión en calibración de temperatura y se basa en la Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) . Esta escala define una serie de puntos fijos reconocidos internacionalmente en los que los estados físicos (transiciones de fase), como la fusión o la solidificación, representan temperaturas definidas con precisión. El punto fijo más importante es el punto triple del agua (0,01°C) . Durante la calibración de punto fijo, el termómetro se compara directamente con estas temperaturas definitorias, lo que permite obtener resultados extremadamente precisos.
El ITS-90 ofrece una base precisa para la calibración de temperatura gracias a sus puntos fijos de temperatura y se utiliza principalmente en aplicaciones científicas y metrológicas. La alta precisión y trazabilidad según estándares reconocidos internacionalmente hacen de la calibración de punto fijo el método elegido para aplicaciones de laboratorio precisas. Sin embargo, su aplicación es limitada debido al complejo equipo y las condiciones especializadas.
Los puntos fijos de la Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) utilizados en la calibración de punto fijo incluyen, entre otros:
- Punto triple del argón : -189,3442 °C
- Punto triple del mercurio : -38,8344 °C
- Punto triple del agua : 0,01 °C
- Punto de fusión del galio : 29,7646 °C
- Punto de solidificación del indio : 156,5985 °C
- Punto de solidificación del estaño : 231,928 °C
- Punto de solidificación del zinc : 419,527 °C
- Punto de solidificación del aluminio : 660,323 °C
- Punto de solidificación de la plata : 961,78 °C
Normas y estándares en calibración de temperatura.
DIN EN ISO/IEC 17025: Requisitos para laboratorios de calibración
DIN EN ISO/IEC 17025 especifica los requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración. Incluye criterios de competencia técnica, la calidad de los resultados de la calibración y la trazabilidad de las mediciones. Los laboratorios acreditados según esta norma cumplen con estándares reconocidos internacionalmente y garantizan resultados de medición confiables.
Más información:
Acreditación según DIN EN ISO/IEC 17025
ITS-90 (Escala Internacional de Temperatura de 1990)
El ITS-90 define puntos fijos de temperatura precisos que se utilizan en todo el mundo para calibrar dispositivos de medición de temperatura. Garantiza que las mediciones sean trazables según estándares reconocidos internacionalmente.
Además, el ITS-90 define el SPRT (Termómetro de resistencia de platino estándar) como un instrumento de interpolación utilizado entre los puntos fijos. Los SPRT ofrecen la mayor precisión y se utilizan en calibraciones precisas como referencia y para medir temperaturas precisas.
Más información:
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90)
Importancia de la trazabilidad en la tecnología de medición
Trazabilidad significa que los resultados de las mediciones se pueden rastrear hasta estándares nacionales o internacionales como ITS-90. Esto garantiza que las mediciones sean comparables en cualquier parte del mundo. Las calibraciones rastreables brindan seguridad de que los dispositivos de medición cumplen con los estándares.
Directrices DKD
Las directrices del DKD (Servicio Alemán de Calibración) son una colección de directrices técnicas que establecen requisitos y procedimientos específicos para la calibración en varios rangos de medición, incluida la temperatura. Estas pautas proporcionan instrucciones detalladas para realizar calibraciones y evaluar la incertidumbre de la medición. Complementan la norma DIN EN ISO/IEC 17025 y sirven como instrucciones prácticas para que los laboratorios de calibración garanticen resultados consistentes y trazables.
Las directrices DKD son especialmente útiles en áreas especializadas de la tecnología de medición y promueven un enfoque uniforme para la calibración.
Más información:
Servicio de calibración alemán DKD
Directrices de calibración de Euramet
EURAMET (Asociación Europea de Institutos Nacionales de Metrología) es una organización que promueve la cooperación entre institutos nacionales de metrología en Europa. Establece estándares europeos y coordina proyectos de investigación para garantizar la precisión y coherencia de las mediciones en toda Europa. EURAMET desempeña un papel central en el desarrollo de métodos de calibración y medición, así como en la trazabilidad de los resultados de las mediciones según estándares internacionales, incluida la calibración de temperatura. Una parte importante de su trabajo son los llamados programas EMRP y EMPIR, que apoyan la investigación metrológica.
Más información:
EURAMET EV – ASOCIACIÓN EUROPEA DE INSTITUTOS NACIONALES DE METROLOGÍA
Dispositivos de calibración de temperatura.
Termómetros de resistencia (PT100, PT1000 y SPRT)
Los termómetros de resistencia miden la temperatura a través de la resistencia de un cable (a menudo de platino). El tipo más común es el PT100: tiene una resistencia de 100 ohmios a 0°C, muy utilizado en aplicaciones industriales.
Otro tipo es el SPRT (termómetro de resistencia estándar de platino) , que se utiliza específicamente para calibraciones de alta precisión en laboratorios. Los SPRT están definidos por el ITS-90. Son herramientas de referencia precisas que se utilizan en muchos procesos. Están calibrados en los puntos fijos de temperatura del ITS-90. Ofrecen una estabilidad muy alta y una incertidumbre de medición baja y son importantes para la trazabilidad precisa de las mediciones de temperatura según los estándares internacionales.
Termopares
Los termopares constan de dos cables metálicos diferentes conectados en un extremo. La diferencia de temperatura entre los dos extremos crea un voltaje proporcional a la temperatura. Los termopares se utilizan a menudo en aplicaciones industriales y difieren en tipos:
- Tipo K (Cromel-Alumel): -200 °C a +1372 °C, de aplicación universal, estable y ampliamente utilizado. Atención: ¡Efecto tipo K!
- Tipo J (Constantan de hierro): -40°C a +750°C, diseño antiguo, común en la industria.
- Tipo T (Cobre Constantan): -200 °C a +400 °C, adecuado para bajas temperaturas.
- Tipo E (Cromel-Constantan): -200°C a +1000°C, alta sensibilidad.
- Tipo N (Nicrosil-Nisil): -200 °C a +1300 °C, alta estabilidad a altas temperaturas.
- Tipo S, R (Platino-Rodio): termopares de metales preciosos precisos, alta precisión
- Tipo B (Platino-Rodio): Rangos de temperatura muy altos hasta +1700 °C, utilizado en metalurgia y laboratorios.
- Tipo Au/Pt (Oro-Platino): Mediciones extremadamente precisas hasta +1000 °C, principalmente en aplicaciones de laboratorio.
- Tipo Pt/Pd (platino-paladio): rango de medición hasta +1500 °C, en aplicaciones de alta precisión.
Los termopares más comunes, como los tipos K, J, T, N, S, R, B, están estandarizados por IEC 60584. Esta norma define las tablas de tensión térmica, tolerancias y rangos de temperatura de los tipos individuales.
IEC 62460 es relevante para los termopares especializados Au/Pt y Pt/Pd. Esta norma cubre los requisitos y tablas de voltaje térmico de estos termopares de metales preciosos de alta precisión utilizados en aplicaciones científicas y metrológicas.
Termómetros/indicadores digitales
Los termómetros e indicadores digitales se utilizan para la medición precisa de termopares y termómetros de resistencia (RTD). Están disponibles en diferentes clases de precisión y cubren una amplia gama de aplicaciones, desde aplicaciones industriales simples hasta mediciones científicas de alta precisión.
Estos dispositivos también deben calibrarse periódicamente para garantizar la precisión. La calibración se puede realizar de dos maneras:
- Individualmente eléctrico: el instrumento de visualización digital se calibra de forma aislada.
- Como cadena de medición: La calibración se realiza junto con el sensor de temperatura conectado (termopar o RTD) como una cadena de medición completa.
Esta calibración garantiza una medición fiable y trazable.
Calibradores de pozo seco
Los calibradores de pozo seco son dispositivos portátiles que producen temperaturas estables. Son adecuados para la calibración in situ de termómetros y termopares en un amplio rango de temperaturas. Se pueden utilizar de forma flexible y son ideales para aplicaciones industriales.
Los calibradores de pozo seco son dispositivos portátiles y versátiles diseñados específicamente para calibrar dispositivos de medición de temperatura como termopares, termómetros de resistencia y termómetros digitales. Consisten en un bloque sólido de metal que se calienta o enfría eléctricamente para crear una fuente de temperatura estable. El bloque tiene orificios en los que se insertan los sensores de temperatura a calibrar.
Un circuito de control interno mantiene una temperatura precisa y constante dentro del bloque, creando un entorno de calibración estable. Las temperaturas producidas suelen cubrir un rango de alrededor de -35 °C a +1200 °C, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones industriales y de laboratorio.
Los calibradores de pozo seco tienen muchas ventajas:
- Portabilidad : Los calibradores de pozo seco son compactos y portátiles, lo que los hace ideales para calibraciones in situ.
- Amplio rango de temperaturas : Ofrecen una gran flexibilidad ya que pueden producir temperaturas tanto bajas como altas.
- Tiempos de respuesta rápidos : permiten cambios rápidos de temperatura y, por tanto, una calibración eficiente.
- Facilidad de uso : los calibradores de pozo seco suelen estar diseñados para ser fáciles de usar, con controles digitales de temperatura y estabilidad.
- Versatilidad : puede calibrar diferentes tipos de dispositivos de medición de temperatura, incluidos termopares, RTD (detectores de temperatura de resistencia) y termómetros digitales.
Aunque los calibradores de pozo seco son adecuados para muchas tareas de calibración, ofrecen una precisión menor en comparación con los baños de calibración o las calibraciones de punto fijo, especialmente a temperaturas extremadamente altas o bajas . Para aplicaciones que requieren la mayor precisión, como en laboratorios metrológicos, son preferibles otros métodos como la calibración de punto fijo.
Baños de calibración
Los baños de calibración son baños líquidos (p. ej. con aceite, agua o etanol) que garantizan una calibración muy precisa de los aparatos de medición de temperatura. Proporcionan un entorno de temperatura extremadamente estable y se utilizan en laboratorios para lograr una mayor precisión que los calibradores de pozo seco.
Hornos de calibración
Los hornos de calibración están destinados a la calibración a altas temperaturas, a menudo hasta 1200°C. Proporcionan un entorno preciso y controlado para calibrar termómetros.
Estos dispositivos son particularmente adecuados para aplicaciones donde la precisión de las calibraciones en calibradores de pozo seco no es suficiente. La calibración con hornos de calibración es menos móvil que con calibradores de bloque seco y a menudo requiere un entorno de laboratorio especial. Además, no son aptos para temperaturas muy bajas.
Los hornos de calibración constan de una cámara de horno calentada eléctricamente que garantiza una distribución uniforme de la temperatura en el interior. Los sensores a calibrar se insertan en el horno, donde se exponen a una temperatura estable durante un período prolongado de tiempo. La temperatura se controla con precisión mediante circuitos de control integrados. Luego, los termómetros que se van a calibrar se comparan con termómetros de referencia calibrados.
