NTC 2262 Características Metrológicas de Los Elementos Sensores Elásticos Usados Para Medición...

NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 2262

1987-06-17

METROLOGÍA. CARACTERÍSTICAS METROLÓGICAS DE LOS ELEMENTOS SENSORES ELÁSTICOS USADOS PARA MEDICIÓN DE PRESIONES. MÉTODOS DE DETERMINACIÓN E: METROLOGY. PRESSURE MEASURING INSTRUMENTS.

METROLOGIC CHARACTERISTICS. METHOD OF DETERMINATION.

CORRESPONDENCIA: esta norma es una armonización

idéntica de la OIML - 53. DESCRIPTORES: elementos sensores elásticos;

metrología; medición de presiones. I.C.S.: 17.100 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción Editada 2004-03-04

PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 2262 fue ratificada por el Consejo Directivo de 1987-06-17. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. Organismo de estudio: Comité C6.1 Metrología. ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2262

1

METROLOGÍA. CARACTERÍSTICAS METROLÓGICAS DE LOS ELEMENTOS SENSORES ELÁSTICOS USADOS PARA MEDICIÓN DE PRESIONES. MÉTODOS DE DETERMINACIÓN. 1. OBJETO Esta norma establece las principales características metrológicas de los elementos sensores elásticos (diafragmas, cápsulas, fuelles, tubos, etc.) y sus métodos de determinación1). La norma se aplica a los elementos sensores elásticos2) que convierten la presión aplicada en desplazamientos, y los cuales se diseñan para usarse en manómetros indicadores de presión, manómetros de vacío y manómetros de presión vacío. La norma no prescribe requerimientos estatutarios para las características metrológicas de los elementos sensores elásticos. Estos requerimientos están especificados por regulaciones nacionales. 2. DEFINICIONES 2.1 PRESIÓN Presión vacuométrica o manométrica a la cual puede someterse un elemento sensor elástico. 2.2 PRESIÓN NOMINAL Máxima presión especificada para el elemento sensor elástico dado. 2.3 PRESIÓN DE SOBRECARGA Presión mayor que la presión nominal, pero a la cual el límite de deformación elástica del elemento sensor elástico no se excede. 2.4 PUNTO DE REFERENCIA Parte del elemento sensor elástico cuyo desplazamiento se convierte en una indicación del instrumento.

1) La norma no restringe el uso de otros métodos mejorados. 2) La norma no restringe el uso de otros métodos mejorados.


2

2.5 DESPLAZAMIENTO NOMINAL Valor del desplazamiento del punto de referencia, debido al efecto de la presión nominal. 2.6 CARACTERÍSTICA ELÁSTICA Relación entre el desplazamiento del punto de referencia y la presión. 2.7 CARACTERÍSTICA ELÁSTICA EN AVANCE Relación entre el desplazamiento del punto de referencia y la presión, cuando la presión aumenta. 2.8 CARACTERÍSTICA ELÁSTICA EN DESCENSO Relación entre el desplazamiento del punto de referencia y la presión, cuando la presión disminuye. 2.9 CARACTERÍSTICA LINEAL CONVENCIONAL Característica que refleja la proporcionalidad directa entre el desplazamiento y la presión, cuyos puntos final e inicial coinciden con los puntos correspondientes de la característica elástica en avance. 2.10 HISTÉRESIS Diferencia entre los valores de desplazamiento del punto de referencia para un valor dado de presión, obtenida para presiones que aumentan y disminuyen. 2.11 NO LINEALIDAD DE LA CARACTERÍSTICA ELÁSTICA Diferencia entre la característica elástica de avance y la característica lineal convencional. 2.12 SENSIBILIDAD Cociente del incremento en valor del desplazamiento del punto de referencia y el correspondiente aumento en presión. 2.13 POSICIÓN INICIAL Posición del punto de referencia a una presión igual a cero. 2.14 POSICIÓN FINAL Posición del punto de referencia a una presión igual a la presión nominal. 2.15 CAMBIO DE POSICIÓN INICIAL Desplazamiento de la posición inicial después que el elemento sensor elástico ha sido sometido a una presión nominal, a una presión de sobrecarga o a otra presión en un período de tiempo dado.


3

2.16 ESTABILIDAD DE LA CARACTERÍSTICA ELÁSTICA Capacidad del elemento sensor elástico para mantener una característica elástica constante. 3. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS METROLÓGICAS Se deben determinar las siguientes características metrológicas de los elementos sensores elásticos: - Desplazamiento nominal. - No linealidad de las características elásticas. - Histéresis. - Sensibilidad. - Cambio de posición inicial. - Estabilidad de las características elásticas. 4. UNIDADES DE MEDICIÓN 4.1 La unidad de medición de presión es el pascal, Pa. Al aplicar esta norma, se autorizan múltiplos de pascal de acuerdo a los valores del Sistema Internacional de Unidades SI, especialmente los múltiplos siguientes: kPa, MPa y GPa. El bar y sus múltiplos y submúltiplos, especialmente el mbar, están autorizados mientras son admitidos por regulaciones nacionales, y se obtiene una decisión internacional sobre su uso. 4.2 Desplazamiento lineal puede expresarse en milímetros, desplazamiento en grados sexagecimales. 5. MÉTODO PARA DETERMINAR LAS CARACTERÍSTICAS METROLÓGICAS 5.1 Las características metrológicas de un elemento sensor elástico pueden determinarse con este elemento: - Integrado con el dispositivo al cual pertenece, listo para unirlo al instrumento y

manufacturado de acuerdo a requerimientos nacionales. - O colocado en un dispositivo de prueba especial, el cual permita establecer

compatibilidad de los resultados de prueba con aquéllos que se obtendrían usando el dispositivo al cual pertenece el elemento.

5.2 Los valores máximos de no-linealidad e histéresis, unidos con el valor de desplazamiento nominal, deben determinarse a una temperatura de 20 °C ± 2 °C de acuerdo con los numerales 5.2.1 y 5.2.3.


4

5.2.1 El elemento sensor es sometido a una presión que se toma como su valor nominal, ya sea en pasos discretos o de manera continua. El número de pasos debe ser suficiente para obtener los valores máximos de histéresis y no linealidad y para permitir la subsecuente determinación de la sensibilidad. El desplazamiento del punto de referencia se determina como una función de la presión. 5.2.2 El valor máximo de no linealidad se determina sobre el rango de desplazamiento nominal y corresponde al valor de la mayor diferencia existente entre la característica elástica en avance y la característica lineal convencional. Esta diferencia se expresa como un porcentaje del desplazamiento nominal. 5.2.3 El valor máximo de histéresis se determina sobre el rango de desplazamiento nominal, como sigue: El elemento sensor elástico permanece a una presión nominal por un período de al menos cinco minutos. Luego se descarga progresivamente y el desplazamiento del punto de referencia se mide para las mismas presiones como las utilizadas durante medición con presiones en aumento. El período durante el cual el elemento sensor elástico permanece a presiones intermedias, para presiones que aumentan o disminuyen, debe ser tan corto como sea posible. El valor máximo de histéresis se expresa como un porcentaje del desplazamiento nominal. Notas: 1) Las pruebas a presión ambiente cercana a 0,1 MPa, de elementos sensores elásticos que serán usados en

manómetros de vacío y manómetros de presión-vacío con límite máximo del rango de medición de la presión vacuométrica de 0,1 MPa, se llevan a cabo hasta una presión igual a 1/10 de la presión ambiente.

2) El número de pruebas efectuadas de acuerdo con el numeral 5.2 debe ser suficiente para permitir la

determinación exacta de los valores de histéresis y no linealidad. 5.3 La sensibilidad δ de un elemento sensor elástico, el cual tiene una característica no-lineal, se determina de acuerdo con los puntos 5.3.1 a 5.3.3. 5.3.1 El incremento en valores de desplazamiento ∆1, correspondiente a intervalos de ∆p, se determinan de acuerdo con el numeral 5.2.1. 5.3.2 La sensibilidad del elemento sensor elástico, a la presión de prueba, se determina como el cociente del incremento en valores de desplazamiento ∆1, y el incremento de presión ∆p, el cual causa el incremento en valor del desplazamiento. Por ejemplo, de acuerdo con la Figura 4:

111

1 p∆∆

=δ

5

55

1p∆

∆=δ


5

5.3.3 Con el fin de determinar la sensibilidad del elemento sensor elástico a cualquier presión (que no exceda la presión nominal), se hace una gráfica que muestre la relación entre sensibilidad y presión de acuerdo al numeral 5.3.2. 5.4 La sensibilidad δ de un elemento sensor elástico, que tiene una característica elástica lineal, se determina como el cociente de cualquier desplazamiento l (que no exceda el desplazamiento nominal) y la presión p que cause este desplazamiento (de acuerdo con el numeral 5.2.1).

pl

=δ

5.5 El cambio de posición inicial, después de la aplicación de una presión nominal, se determina a una temperatura de 20 °C ± 2 °C de acuerdo con los numeral 5.5.1 a 5.5.3. 5.5.1 La posición inicial se determina utilizando un instrumento de medición apropiado. 5.5.2 El elemento sensor elástico es sometido a presión nominal, y esta presión se mantiene por 24 h. Luego la presión se reduce a cero y el elemento sensor permanece sin carga durante una hora. 5.5.3 El cambio de posición inicial se mide y expresa como un porcentaje del desplazamiento nominal. Nota. Las pruebas a presión ambiente cercana a 0,1 MPa, de elementos sensores elásticos usados en manómetros de vacío y manómetros de presión-vacío que tengan un límite máximo del rango de medición de la presión vacuométrica de 0,1 MPa, se llevan a cabo hasta una presión igual a 1/10 de la presión ambiente. 5.6 El cambio de la posición inicial después de la aplicación de una presión de sobrecarga, se determina a una temperatura de 20 °C ± 2 °C, de acuerdo con los numerales 5.6.1 a 5.6.3. 5.6.1 Una vez la posición inicial se determina, el elemento sensor elástico se somete a una presión de sobrecarga, de acuerdo a la Tabla 1.

Tabla 1. Presión de sobrecarga para determinar el cambio de posición inicial

Límite superior del rango de medición,

MPa

AP Presión de sobrecarga como, un

% de la presión nominal Hasta 60 incluido Desde 60 hasta 1000

110

105

5.6.2 El elemento sensor elástico permanece a la presión indicada en el numeral 5.6.1 por 15 min. Luego, la presión se reduce a cero y el elemento sensor permanece descargado por una hora. 5.6.3 El cambio de posición inicial se mide y expresa como un porcentaje del desplazamiento nominal.


6

Nota. Los elementos sensores elásticos usados en manómetros de vacío no están sometidos a las pruebas descritas en el numeral 5.6. 5.7 La estabilidad de un elemento sensor elástico se determina a una temperatura de 20 °C ± 2 °C de acuerdo con los numerales 5.7.1 a 5.7.5. 5.7.1 Se determinan las características elásticas (véase el numeral 5.2) y el cambio de posición inicial después de la aplicación de una presión nominal (véase el numeral 5.5) y de una presión de sobrecarga (véase el numeral 5.6). 5.7.2 Una vez determinada la posición inicial, el elemento sensor se somete a una presión que varíe continuamente a una frecuencia que no exceda 1 Hz, entre los límites y el número de ciclos indicados en la Tabla 2.

Tabla 2. Límites de variación de presión y del número de ciclos para elementos sensores elásticos sometidos a presión variable

Presión nominal MPa

Límites de variación de presión como % de presión nominal

Número de

ciclos De 0,05 a 10 incl.

De 10 a 60 incl.

De 60 a 160 incl.

De 160 a 1 000 incl.

De 30 - 70

De 40 - 60

De 40 - 60

De 40 - 60

15 000

10 000

5 000

1 000

5.7.3 La presión se reduce a cero, y el elemento sensor elástico permanece descargado por una hora. Se mide el cambio de posición inicial. 5.7.4 Se determina de nuevo la característica elástica (véase el numeral 5.2) y el cambio de posición inicial después de la aplicación de una presión de sobrecarga (véase el numeral 5.6). 5.7.5 Comparando los resultados de ambas series de ensayos, antes y después de la aplicación de una presión cíclica, se determina la estabilidad del elemento sensor elástico; esto se caracteriza por la constancia: - De un desplazamiento nominal. - De valores máximos de no-linealidad e histéresis. - Del cambio de posición inicial. 6. REQUERIMIENTOS RELATIVOS A LOS MÉTODOS DE MEDICIÓN 6.1 El error absoluto máximo permitido para instrumentos usados para medición de desplazamiento en la determinación de histéresis y del cambio de posición inicial no debe exceder ¼ del valor absoluto de histéresis máximo permitido. Cuando se determina la no-linealidad, este error no debe exceder ¼ del valor absoluto máximo permitido de no-linealidad.


7

6.2 El error máximo convencional permitido para instrumentos usados para medición de presiones en la determinación de histéresis, no debe exceder ¼ del valor de histéresis expresado como un porcentaje. 6.3 El error para instrumentos usados para medición de presiones en la determinación del cambio de posición inicial, después de la aplicación de una presión nominal y una presión de sobrecarga, no debe exceder 1 % de la presión nominal. 6.4 El error para instrumentos usados para medición de presiones en ensayos de estabilidad crítica en elementos sensores elásticos, no debe exceder 2,5 % de la presión nominal. 9. APÉNDICE 9.1 DOCUMENTO DE REFERENCIA International Recommendation N° 53. Metrological Characteristics of Elastic Sensing Elements Used for Measurement of Pressure. Determination Methods. Organization Internationale de Métrologie Légale, 11 p, 1982, (OIML-53).


8

Desplazamiento nominal

Presión nominalPresión

Des

plaz

amie

nto

Histéresis No linealidad

Característica lineal convencional

Característica elásticaen descenso

Característica elástica en avance

Figura 1. Característica elástica sin cambios en las posiciones inicial y final

Presión manométrica

Presión vacuométrica

Característica elástica en descenso

Característica lineal convencional

Característica elástica en avance

Figura 2. Característica elástica de un elemento sensor elástico para manómetros de presión vacío, sin cambio en las posiciones inicial y final


9

Presión de sobrecarga

Presiónnominal

isin

Figura 3. Característica elástica sin cambio en la posición inicial

∆ 4

5∆

∆ 3

∆ 2

∆ 1

∆ 1P P P P P∆ 2 ∆ 3 ∆ 4 ∆ 5

1

1

1

1

1

Figura 4. Determinación de la sensibilidad para característica elástica no-lineal

NTC 2262 Características Metrológicas de Los Elementos Sensores Elásticos Usados Para Medición...

Documents

Transcript of NTC 2262 Características Metrológicas de Los Elementos Sensores Elásticos Usados Para Medición...