Caliabración de balanzas
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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