COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD · 6 procedimiento de calibraciÓn 7 7 procedimiento de ajuste 13 7.1 general 13 7.2 ajuste para medidores con tubo de bourdón 13 ... apÉndice

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

GUÍA PARA LA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS YMANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO

GUÍACFE GAPMO-41

ABRIL 1996REVISA Y SUSTITUYE A LA

EDICIÓN DE NOVIEMBRE 1991

MÉXICO

GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS YMANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO

I

GUÍA

CFE GAPMO-41

P R E F A C I O

Esta guía ha sido elaborada de acuerdo con las Bases Generales para la Normalización en CFE. La propuestade revisión fue preparada por la Gerencia de Ingeniería Experimental y Control.

Revisaron y aprobaron la presente guía las áreas siguientes:

GERENCIA DE INGENIERÍA EXPERIMENTAL Y CONTROL

GERENCIA DE LAPEM

GERENCIA DE PROYECTOS GEOTERMOELÉCTRICOS

GERENCIA DE PROYECTOS TERMOELÉCTRICOS

SUBDIRECCIÓN DE GENERACIÓN

El presente documento normalizado entra en vigora partir de la fecha abajo indicada y será actualizado y revisadotomando como base las observaciones que se deriven de la aplicación del mismo. Dichas observaciones debenenviarse a la Gerencia de LAPEM, cuyo Departamento de Normalización coordinará la revisión.

Esta guía revisa y sustituye a la edición de noviembre de 1991, y a todos los documentos normalizados de CFErelacionados con guía para calibración de manómetros, vacuómetros y manovacuómetros con elemento elásticoque se hayan publicado.

AUTORIZO:

DR. RAÚL FUENTES SAMANIEGOSUBDIRECTOR TÉCNICO

NOTA: Entra en vigora partir de: 960607

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Maria Esther Parra

GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS Y GUÍA

MANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO CFE GAPMO-41

C O N T E N I D O

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN 1

2 DOCUMENTOS APLICABLES 1

3 DEFINICIONES 1

3.1 Alcance de Medición 1

3.2 Calibración 1

3.3 Error Absoluto- 1

3.4 Exactitud de Medición 2

3.5 Histéresis 2

3.6 Intervalo de Medición 2

3.7 Límite Superior 2

3.8 Medidores de Escala Bilateral 2

3.9 Medidores de Escala Unilateral 2

3.10 Patrón 2

3.11 Patrón de Trabajo 2

3.12 Patrón de Referencia 2

3.13 Presión Absoluta 2

3.14 Presión Manométrica 2

3.15 Presión de Vacío 3

3.16 Trazabílídad 3

4 ASPECTOS GENERALES 3

4.1 Clasificación 3

4.2 Componentes de los Medidores 4

5 CONDICIONES DE CALIBRACIÓN 6

6 PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN 7

7 PROCEDIMIENTO DE AJUSTE 13

7.1 General 13

7.2 Ajuste para Medidores con Tubo de Bourdón 13

7.3 Ajuste para Medidores con Tubo Bourdón con Tornillo Micrométrico en el Segmento

(Para Medidores Patrón) 14

7.4 Ajuste de Medidores de Diafragma y Fuelle 16

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GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS YMANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO

GUÍA

CFE GAPMO-41

APÉNDICE A FACTORES DE CORRECCIÓN PARA BALANZAS DE PESOS MASAS MUERTAS

CON EXACTITUD IGUAL 0 MEJOR A 0,01%

APÉNDICE B INTERPRETACIÓN DE DATOS OBTENIDOS EN LA COLUMNA DE MERCURIO

(Aplicable para altas exactitudes)

FORMATO 1 Informe de calibración

17

21

12

FIGURA 1 Tubo de Bourdón tipo C 3

FIGURA 2 Tubo de Bourdón en espiral 3

FIGURA 3 Tubo de Bourdón helicoidal 4

FIGURA 4 De diagrama 4

FIGURA 5 De fuelle 4

FIGURA 6 Componentes 5

FIGURA 7 Calibración por comparación 8

FIGURA 8 Calibración con balanza de masas muertas 8

FIGURA 9 Sistema para generar presión o vacío 10

FIGURA 10 Lectura de la columna de mercurio l l

FIGURA ll Ajuste del intervalo 14

FIGURA 12 Ajuste de linealidad 14

FIGURA 13 Medidor con tornillo micrométrico 15

FIGURA 14 Ajuste de medidor de diafragma 16

FIGURA 15 Ajuste de medidor de fuelle 16

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GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS GUÍA

Y MANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO CFE GAPMO-41

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1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

El objetivo de este documento es el de establecer las características metrológicas y de calibración principales queson obligatorias para los manómetros, vacuómetros y manovacuómetros, y su aplicación está dirigida a todo elpersonal especializado de la Comisión dedicado a estas funciones.

2 DOCUMENTOS APLICABLES

NOM-008-SCFI-1993 Sistema General de Unidades de Medida.

NMX-CH-3-SCFI-1993 Instrumentos de Medición.- Manómetros de Presión,Vacuómetros y Manovacuómetros Indicadores yRegistradores con Elementos Sensores Elásticos(Instrumentos Ordinarios).

NMX-CH-58-1985 Instrumentos de Medición con Elementos Elásticos -Método de Calibración con Balanza de Pesos Muertos.

NMX-Z-55-1994 Metrología, Vocabulario de Términos Fundamentales yGenerales.

ANSI 640.1 1991 Gauges - Pressure Indicating Dial Type - Elastic Element.

ASME PTC 19.2-1987 Part 2.- Pressure Measurement Instruments andApparatus.

OILM R-101-1991 Indicating and Recording Pressure Gauges. VacuumGauges and Pressure Vacuum Gauges with ElastingSensing Elements. Ordinary Instruments.

NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe tomarse en cuenta la edición en vigoro la última edición en la fecha de apertura de la licitación, salvo que la Comisión indique otra cosa.

3 DEFINICIONES

3 . 1 Alcance de Medición

Para cada amplitud de escala, es el conjunto de valores de la magnitud medida para los cuales un instrumento demedición presenta los valores dentro de esa amplitud de la escala para una posición particular de sus controles.

3.2 Calibración

Conjunto de operaciones que establecen bajo condiciones específicas, la relación entre los valores indicados porun aparato o sistema de medición, o los valores presentados por una medida materializada y los valores conocidoscorrespondientes de una magnitud medida.

NOTA: El resultado de una calibración permite estimar los errores de indicación del aparato de medición, o del sistema o dela medida materializada o de asignar los valores a los trazos sobre escalas arbitrarias.

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I GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS

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GUIA

Y MANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO CFE GAPMO-41I

3.3 Error Absoluto

Resultado de una medición, menos el valor convencionalmente verdadero de la magnitud medida.

3.4 Exactitud de Medición

Es la proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y el valor convencionalmente verdadero de lamagnitud medida.

3.5 Histéresis

Propiedad de un instrumento de medición, donde la respuesta a una señal de entrada depende de la secuencia delas señales de entrada precedentes.

3.6 Intervalo de Medición

Módulo de la diferencia entre los dos límites del alcance de un instrumento de medición.

3.7 Límite Superior

Es el valor máximo de la escala.

3.8 Medidores de Escala Bilateral

Instrumentos que miden presión de vacío y presión manómetrica (manovacuómetros.)

3.9 Medidores de Escala Unilateral

Instrumentos que miden: presión de vacío, o presión manométrica, o presión absoluta. (vacuómetro, manómetro,etcétera.)

I

Medida materializada, aparato de medición o sistemas de medición destinados a definir, realizar, conservar oreproducir una unidad o uno o varios conocidos de una magnitud.

Patrón de Trabajo

Patrón que habitualmente contrastado por comparación a un patrón de referencia, es utilizado comúnmente paracontrastar o contrastar los instrumentos de medición.

Patrón de Referencia

Patrón en general de la más alta calidad metrológica disponible en un lugar determinado, del cual derivan lasmediciones efectuadas en ese lugar.

Presión Absoluta

Presión que se mide a partir de la presión cero del vacío absoluto.

Maria Esther Parra

Maria Esther Parra

GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROSY MANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO

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CFE GAPMO-41

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3.14 Presión Manométrica

Es la presión que se mide arriba de la presión atmosférica, conocida como presión relativa o positiva.

3.15 Presión de Vacio

Es una presión menor a la atmosférica.

3.16 Trazabilidad

Propiedad de un resultado de medición, consistente en poder relacionarlos con patrones apropiados, generalmenteinternacionales o nacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones.

4 ASPECTOSGENERALES

4.1 Clasificación

Los medidores se clasifican por su elemento elástico y su clase de exactitud.

4.1.1 Por el tipo de elemento elástico

a) Tubo de Bourdón tipo C.

b) Tubo de Bourdón en espiral.

c) Tubo de Bourdón helicoidal./

NOTA:

d) De diafragma.

e) De fuelle.

Véanse figuras de la 1 a la 5.

-Ia calibrada Esca la ca l i b radaI I I

Presión

I] IdTubo de Bourdór

FIGURA 1 -Tubo de Bourdón tipo C FIGURA 2 -Tubo de Bourdón en espiral

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Maria Esther Parra

Tubo de Bourdónhelicoidal

--- Pres ión

FIGURA 3 -Tubo de Bourdón helicoidal FIGURA 4 - De diafragma

Presibn4It

I IC

Fuelle- ’I )

( ’*’

Esca la ca l i b rada

FIGURA 5 - De fuelle


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CFE GAPMO-41

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Esca la ca l i b rada

t-Pres ión

Diaf ragma

4.1.2 Por su clase de exactitud

De acuerdo con los siguientes valores:

0,1% 0,25% 0,4% 0,6% 1% 1,6% 23% 4%

0,1% 0,2% 0,5% 1% 2% 5 %

NOTA: Los porcientos de exatitud están referidos a escala completa (E.C.)

4.2 Componentes de los Medidores

Véase la figura 6 donde se indican los componentes de los medidores con elemento elástico tipo Bourdón.

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1.- Caja2.- Tubo de Bourdón3.- Punta4.- Conexión5.- Movimiento6.- Eslabón7.- Carátula8.- Escala9.- Tope1 O.- Agu ja 11.- Ventana (cristal)

12.- Anillo

FIGURA 6 -Componentes


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1/9 1 1 1 2 5 1 Rev 1 9 6 6 4 1 6 1 l I 1 r I I I I



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5 CONDICIONES DE CALIBRACIÓN

Para efectuar la calibración de un medidor, es necesario conocer y controlar las condiciones ambientales que influyenen su funcionamiento. Se recomienda que:

a) El local donde se efectúe la calibración tenga las condiciones ambientales adecuadas para estepropósito. Es recomendable utilizar un sistema de aire acondicionado para controlar la temperaturay evitar la presencia de polvo que perjudique el funcionamiento tanto del patrón como del medidora calibrar.

b) La humedad relativa no exceda del 80%.

c) No existan vibraciones o golpes que ocasionen que el movimiento de la aguja sea mayor a1/10 de la división mínima.

d) Los medidores a calibrar se conecten en su posición normal de trabajo.

e) Cuando se utiliza una balanza de pesos muertos como patrón, esté instalada y nivelada sobreuna base firme.

f) Los patrones de trabajo tengan una exactitud significativamente mejor que los medidores acalibrar. Idealmente, con una exactitud diez veces mejor, pero es aceptable que ésta sea:

cuatro veces mejor cuando la exactitud del medidora calibrar sea desde 0,5 % hasta 5%,

dos veces mejor para medidores con una exactitud mejor o igual a 0,25%.

g) Los patrones de trabajo del tipo analógico, estén equipados con un dispositivo para eliminar elerror de paralaje.

h) La temperatura ambiente y del medidor sea de 23ºC con una variación que no exceda a 1/5 delerror máximo permitido, ya que una diferencia + 3°C produce un error en la indicación deaproximadamente + 0,1% a escala total. Para lograr que el medidor alcance la temperaturarequerida, se deja aproximadamente 1 hora dentro del laboratorio.

i) Se determine la resolución del medidora calibrar de acuerdo al siguiente criterio:

si el grueso de la aguja es igual al espacio entre dos divisiones mínimas, la resolución seráde 1/2 del valor numérico de la división,

si cabe dos veces, la resolución será de 1/3, y así sucesivamente.

j) El medio utilizado para transmitir presión o vacío cuando se efectúa la calibración debe ser:

un gas inerte, para medidores con un alcance de medición que no exceda a 0,5 MPa,

un líquido inerte, para medidores con un alcance de medición que exceda de 0,5 MPa.

Nota: Se puede ut i l izar cualquier medio (gas o l íquido) en medidores para los cuales no se provoca un cambio

en la indicación mayor de 1/5 del error máximo permit ido. Excepto en el caso done se especif ica un medio

particular para el medidor que se está calibrando.

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k) Cuando el fluido transmisor es líquido, purgar el patrón de trabajo y el medidor.

l) Cuando se calibre con un sistema neumático, no debe haber líquido dentro de las líneas.

6 PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN

a) Los patrones y medidores de trabajo se calibran antes y después de un periodo de uso. Lafrecuencia de calibración dependerá de la habilidad para conservar la exactitud durante su usoy no excederá de un año.

b) Para la calibración de medidores de 0,1% de exactitud se seleccionan diez puntos, distribuidosuniformemente sobre la escala graduada. Para medidores de 0,2% hasta 5% de exactitud seseleccionan cinco puntos de calibración, dos de los cuales deben estar dentro del 10% de losextremos de la escala, uno a la mitad del alcance de medición y los otros, intercaladosuniformemente sobre la escala.

c) Los medidores de 0,1% de exactitud, se someten a una presión o vacío igual al límite superiorde la escala durante diez minutos antes de proceder a la calibración (para eliminar lo más posiblela histéresis).

De 0,2% hasta 5% se debe aplicar la máxima presión antes de calibrar.

d) La aplicación de presión o vacío se hace en forma lenta y continua para eliminar el efecto de lainercia.

e) Los puntos de calibración se miden en forma ascendente y descendente para completar un ciclo.Se hacen dos ciclos completos de lecturas, golpeando ligeramente el medidor antes de tomaréstas para eliminar el error de fricción. Se observa la lectura antes y después del golpe; si elcambio en la indicación es mayor al error máximo permitido, se limpia el mecanismo del medidorantes de continuar la calibración.

f) La indicación del cero (0) severifica a presión atmosférica. La desviación de la aguja no debe sermayor al error máximo permitido, de acuerdo con su clase de exactitud. Para los medidores quetengan el tope en esa posición, la aguja debe hacer contacto con dicho tope.

g) Para medidores que inician después de cero, la primera lectura será la que indica la escala.

h) Se observa la aguja de frente al tomar las lecturas, para evitar el error de paralaje.

i) Cuando se utiliza un medidor de Bourdón como patrón (figura 7), se genera presión o vacío hastallegar a cada uno de los puntos de calibración seleccionados.

Para tomar estos mismos puntos en forma descendente, se incrementa la presión o vacío hastael 100% manteniéndola durante 30 segundos y posteriormente se disminuye.

j) Cuando se calibra con balanza de pesos muertos (figura 8), se seleccionan las masas de acuerdoal intervalo de calibración. Se colocan las correspondientes para cada punto de calibración sobreel porta masas, una a una, teniendo cuidado de no golpearlas o rayarlas, utilizando guantes dealgodón para manipularlas.

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Se aplica presión con la bomba hasta alcanzar el equilibrio con la presión ejercida por las masassobre el émbolo. Cuando está en equilibrio, se hace flotar el émbolo a su nivel de referencia y segira, con el objeto de disminuir la fricción entre el émbolo y el cilindro, en ese momento se tomala lectura. El nivel de flotación y la velocidad de rotación es especificada por el fabricante, si larotación es menor a la velocidad mínima, la lubricación puede ser defectuosa y las lecturaserróneas. Adicionalmente se considera el segundo párrafo del inciso anterior.

k) Si accidentalmente se excede de la presión seleccionada, se regresa al punto anterior ynuevamente se incrementa o disminuye la presión para tomar correctamente la lectura.

Bon iba de presión

netro a calibrar

-Manómetro patrón

--Válvula de aguja(para ajustar

lecturas)

!-Válvula de descarga

FIGURA 7 -Calibración por comparación

Manómetro a calibrar

FIGURA 8 - Calibración con balanza de pesos muertos

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Maria Esther Parra


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GUÍA

CFE GAPMO-41l

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I

*I) Cuando se utiliza como patrón una balanza de pesos muertos, la presión nominal se corrige porgravedad de acuerdo con la siguiente ecuación:

l

Donde:Pa = Pn (+q

s

Pa = Presión aplicada

Pn = Presión nominal

gI = Gravedad local

gs = Gravedad estándar

*m) Si al calibrar un medidor existe una diferencia de niveles de referencia, se aplica la corrección porpresión hidrostática de acuerdo con la siguiente ecuación:

Ph = pgIh

Donde:

Ph = Presión hidrostática (Pa)

P= Densidad del fluido utilizado (kg/m3)

gl = Gravedad local (m/s2)

h = Altura entre los niveles de referencia del patrón y el medidor que se está calibrando(m)

NOTA: El nivel de referencia en los medidores de Bourdón se considera el centro de la carátula yen la balanza

de pesos muertos, la superficie inferior del émbolo.

“h” es posit iva cuando el nivel de referencia del medidor que se está cal ibrando se encuentra arr iba del

nivel de referencia del patrón y negativa cuando está abajo.

*n) La presión total es igual a:

P = Pa-Ph

Donde:

P = Presión corregida por gravedad y columna de líquido aplicada al medidor que se estácalibrando.

o)

NOTA: Revisar unidades de Pa y Ph antes de realizar la operación.

* Únicamente para manómetros con exactitud igual o mejor de 0,25% E.C.

Cuando se utiliza una balanza de pesos muertos con exactitud igual o mejor que 0,01% esnecesario considerar otros factores de corrección como se indica en el Apéndice A.

NOTA: Para el tipo de medidores de presión que abarca esta guía no es necesario considerar estos factores de

corrección. Solo para conocimiento.

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Maria Esther Parra

Maria Esther Parra

Esca la g raduada

Columna de v id r io

. -1

. . Manómetro a cal ibrarL 1. .

Diferencia de presión (en unidades de -.mercurio)= Distancia "A" + Distancia "B" - .

Cuando se usa la co lumna de mercur io paramedir vacío, la entrada de presión debeestar ab ie r ta a p res ión a tmoster lca


GUÍA

CFE GAPMO-41

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p) Cuando se calibra con columna de mercurio, el sistema empleado para generar presión o vacío,(figura 9) debe permitir aumentar y disminuir éstos en forma continua, así como garantizar suhermeticidad en cada punto que se desee.

Para tomar la lectura en la columna de mercurio, se observa el menisco por la parte superior comose muestra en la figura 10.

Antes de tomar la lectura se dejan transcurrir 10 segundos como mínimo para que el nivel delmercurio se estabilice. Para interpretación de las lecturas véase el Apéndice B.

D is tanc ia “A”

d e vapor

de mercurio (Hg)

FIGURA 9 - Sistema para generar presión o vacío

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Y MANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO CFE GAPM041

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1

./’ Tubos/

Lecturamenisco

7

Mercurio Agua - -/

-- -

-

-

FIGURA 10 - Lectura de la columna de mercurio

q) Si la temperatura al momento de realizar la calibración es diferente a la temperatura de referencia,las lecturas se corrigen 0,1% por cada 3°C de variación. La corrección será negativa cuando latemperatura sea mayor que la de referencia y positiva cuando sea menor.

r) El error máximo permitidose determina de los datos obtenidos en los dos ciclos de presión o vacíoy es igual al máximo error en los puntos de prueba en cualquier dirección. Para los medidoresde 0,1% de exactitud, el error debe permanecer dentro de tolerancia antes y después de golpearligeramente el medidor.

El error máximo permitido se expresa como un porcentaje del límite superior del alcance demedición, para medidores con escala unilateral y como un porcentaje del intervalo de mediciónpara medidores con escala bilateral.

s) El error de histéresis se determina de la máxima diferencia entre los datos obtenidos en formaascendente y descendente en un solo punto de calibración del mismo ciclo, cualquiera que sea.El error máximo permitido para instrumentos nuevos o reparados es de 0,8K y K parainstrumentos en servicio, donde K es igual al valor numérico de la clase de exactitud.

El error de histéresis se expresa como un porcentaje del límite superior del alcance de medición,para medidores con escala unilateral y como un porcentaje del intervalo de medición paramedidores con escala bilateral.

t) El error de repetibilidad se obtiene de los dos ciclos de presión o vacío y es la máxima diferenciaentre dos lecturas en un mismo punto y en un mismo sentido, cualquiera que sea.

Este error se expresa como un porcentaje del límite superior del alcance de medición, paramedidores con escala unilateral y como un porcentaje del intervalo de medición para medidorescon escala bilateral.

El reporte de calibración se elabora en un formato como el que se muestra en el formato 1.

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FORMATO 1 - Informe de calibración

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD SN

C

Fecha: Procedimiento de calibración númeroInforme de calibración número Normas apl icables:

DATOS DEL INSTRUMENTO DATOS DEL PATRÓN

USUARIO: PATRÓN:INSTRUMENTO: MARCA:CLAVE DE INDENTIFICACIÓN: MODELO: No. SERIE:MARCA: CLAVE:MODELO: No. SERIE: ALCANCE DE MEDICIÓN:ALCANCE DE MEDICIÓN: EXACTITUD:VALOR DE LA MÍNIMA DIV.: FECHA ULTIMA CAL.:RESOLUCIÓN: CERTIFICADO POR :EXACTITUD:

Temperatura Los errores se expresan en porcentaje del alcance deError máximo: % medición del manómetro.Error de repetibilidad: %Error de histéresis: %Vigencia de cal ibración:

Observaciones

Aceptado Uso l imitado Fuera de norma

NOTA: Este informe de calibración no puede ser modificado en forma total o parcial sin la autorización previa del LAPEM.

Calibró Responsable técnico

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7 PROCEDIMIENTO DE AJUSTE

7 . 1 General

Si después de analizar los resultados del medidor, no cumple con los errores permitidos de acuerdo con su clasede exactitud, se ajusta con alguno de los siguientes métodos:

a) Para medidores de vacío-presión únicamente se ajustan en el intervalo de presión y el primerpunto corresponde a la lectura de cero.

b) Para medidores de vacío, se siguen los mismos pasos, pero los ajustes se realizan en sentidoinverso. Ejemplo, si la lectura del medidor en el tercer punto se encuentra pasada, se corre eleslabón hacia adentro, etcétera.

Antes de realizar el ajuste se revisa el estado físico del medidor y de sus componentes. Si es necesario, se limpiacon un solvente como el tricloroetileno, el freón u otros.

Se escogen tres puntos de referencia en la escala del medidor. El primero en el 1 0 % el segundo en el 50% y el terceroen el 100% del límite superior del alcance de medición.

7.1.1 Ajuste de aguja

Si el error en las lecturas del medidor es constante, o sea que el error es el mismo en todos los puntos de calibración,se quita la aguja y se coloca en el primer punto de referencia (en el 10% .)

7.2 Ajuste para Medidores con Tubo de Bourdón

7.2.1 Ajuste de intervalo

a) Se aplica la presión correspondiente al primer punto de referencia, si la aguja no registra la lecturacorrecta, se quita y se coloca en la posición correcta.

b) Se incrementa la presión hasta el tercer punto de referencia, si la aguja rebasa este punto, secorre el eslabón hacia afuera de la ranura del segmento (B) en la figura ll.

c) Si la aguja en este punto registra menos, se corre el eslabón hacia adentro de la ranura delsegmento (A) en la figura ll.

d) Se libera la presión, y se aplica nuevamente hasta el primer punto de referencia, si la aguja noindica la lectura correcta, se repite el procedimiento hasta obtener el ajuste.

7.2.2 Ajuste de linealidad

a) Se aplica la presión correspondiente al segundo punto de referencia. Si la aguja rebasa estepunto se aflojan los tornillos que sujetan el movimiento y se corren los dientes del segmento haciaadentro (B) en la figura 12. Si la aguja se encuentra antes de este punto, se corren los dientes delsegmento hacia afuera (A) en la figura 12.

b) Obteniendo el ajuste de linealidad, se revisa el primero, segundo y tercer punto de referencia. Siel medidor no registra correctamente se repiten los ajustes.

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GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS

I

G U I A


P.=50 P=60

p.=” uc,,,,,,P.= Pres ión ap l i cada

Error de intervalo Ajuste de intervalo

FIGURA ll -Ajuste de intervalo

pres ión ap l i cada

Elemento/elástico

Ranura delsegmento

14 de 24

Error de linealidad Ajuste de linealidad

FIGURA 12 -Ajuste de linealidad

7.3 Ajuste para Medidores con Tubo Bourdón con Tornillo Micrométrico en el Segmento (ParaMedidores Patrón)

a) Se aplica presión hasta el segundo punto de referencia y se registra la lectura.

b) Se libera la presión y se ajusta el cero con el tornillo de ajuste (1) de la figura 13.

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Maria Esther Parra



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c) Se aplica presión hasta el segundo punto de referencia, se registra la lectura, se aplica presiónhasta el tercer punto de referencia, se observa la lectura. Ésta debe ser exactamente el doble dela lectura a media escala.

NOTA: El primer ajuste que se hace en este tipo de medidores es el de linealidad (hacer que las lecturas sean

proporcionales a la presión aplicada). El valor actual de las lecturas a una presión dada es secundario.


a) Si el medidor en el tercer punto de referencia lee más del doble de la lectura a media escala, seaflojan los tornillos de tope deslizable (2 y 3 de la figura 13) y se mueve el eslabón hacia arriba,de tal manera que se disminuya el ángulo a. Si el error es muy pequeño, gire la aguja con todoy el piñón en dirección contraria a las manecillas del reloj hasta que indique aproximadamenteel doble de la extensión del error y sosténgala en esta posición mientras afloja el tornillo (4 de lafigura 13), para permitir que el tubo de Bourdón se ajuste en esta posición y apriete el tornillo. Estotambién disminuye el ángulo .

b) Si el medidor lee menos del doble de la lectura, se sigue el mismo procedimiento, excepto queel eslabón se desliza hacia abajo para aumentar el ángulo, o se gira la aguja en dirección de lasmanecilla del reloj.


a) Aplique presión al medidor hasta el tercer punto de referencia. Si la aguja marca más que lapresión aplicada, gire el tornillo micromético (5) en dirección contraria a las manecillas del reloj.

NOTA: Observe el movimiento de la aguja, dependiendo del modelo del medidor ya que hay medidores con el

segmento inverso, sobre todo los que tienen movimiento helicoidal, ya que en estos casos el ajuste es

inverso (se gira el tornillo en dirección de las manecillas del reloj.)

b) Si el medidor registra menos que la presión aplicada, se gira el tornillo micrométrico (5) endirección de la manecillas del reloj.

c) Si el error es muy grande, afloje los dos tornillos del segmento (6) y (7) y mueva éste hacia adentropara incrementar el intervalo o hacia afuera para disminuirlo.

-1

FIGURA 13 - Medidor con tornillo micrométrico

911125 Rev 9 6 0 4 1 6 I I I I I I I l

GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROSGUÍA


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7.4 Ajuste de Medidores de Diafragma y Fuelle

Estos medidores tienen un brazo oscilador, con dos puntas, una punta se mueve por el desplazamiento del elementoelástico y la otra mueve al segmento para transmitir el movimiento a la aguja, véanse figuras 14 y 15


El brazo tiene un tornillo para ajuste de intervalo, el cual consiste en girar el tornillo en dirección del desplazamientode la aguja para compensar la lectura a la presión aplicada.


Para hacer un ajuste de linealidad se gira el movimiento hacia afuera o hacia adentro, según se explica en el inciso7.2.2.

A = DiafragmaE = SegmentoB = Brazo oscilatorioF = Piñonc = Puntas para ajuste

A c F G E G = Aguja

FIGURA 14 -Ajuste de medidor de diafragma

A = FuelleE = Segmento

w ’ \ G = A g u j a

B = Brazo oscilatorioF = PiñonC = Puntas para ajuste

A C F G E

FIGURA 15- Ajuste de medidor de fuelle

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FACTORES DE CORRECCIÓN PARA BALANZAS DE PESOS MUERTASCON EXACTITUD IGUAL 0 MEJOR A 0,01%

La ecuación para calcular la presión es:

n

P ao Pp- Pi2 m g ,

i=ll-

P=PI p,- Pa0

Ao(l + aAT)(l + PP,)

Donde:

m = Masa (kg)


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CFE GAPMO-41

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APÉNDICE A

Pαo= Densidad del aire de referencia (kg/m3)

Pα = Densidad del aire local (kg/m3)

P1 = Densidad del latón (masa de referencia (kg/m3)

Pp = Densidad de las pesas de la balanza (kg/m3)

Ao = Área efectiva de la temperatura de referencia y presión atmosférica (m2)

a = Coeficiente de dilatación térmica (igual al coeficiente del émbolo más el del cilindro) (1/ºK)

∆T = Diferencia de temperatura entre la temperatura de referencia y la temperatura del émbolo almomento de realizar la calibración (ºK)

β= Coeficiente de deformación elástica del émbolo (1/Pa)

gl = Gravedad local (m/s2)

Pn = Presión nominal (Pa)

En esta ecuación la masa aplicada sobre el émbolo se corrige por su flotación en el aire cuando las masas de labalanza de pesos muertos se ha calibrado por comparación, en una balanza de brazos iguales, contra un patrón delatón y con una densidad del aire de 0,0012 g/cm3. La densidad del latón es de 8,4 g/cm3.

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GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS, VACUÓMETROS

I

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La densidad del aire local se puede calcular a partir de la siguiente ecuación:

pα= 3,4836611 x 10-6 x(Patm-0,3783) (Psat) (H)

T

Donde:

Pα= Densidad del aire (g/cm3)

P atm= Presión atmosférica (Pa)

Psat= Presión de saturación (Pa)

T = Temperatura (ºK)

H = Humedad relativa (tanto por uno)

NOTA: 3,4636611 es una constante ajustada cuyas unidades son: (K.g)/(Pa.cm3.)

La presión de saturación se puede calcular para cada temperatura con la siguiente ecuación:

Psat = exp[ Eo T-1 + E2 + E2T + B InT ]

Donde:

Psat= Presión de saturación (Pa)

T = Temperatura en K

Eo = -7,246582 x IO3 K

E1 = 77,641232

E2 = 5,7447142 x 1O-3 K-1

B = -8,2470402

NOTA: Para simplificar cálculos, se puede utilizar la tabla Al.

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Maria Esther Parra



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El área efectiva es un promedio del área del émbolo y del cilindro, corregida por dilatación térmica y deformación elásticaproducida por los cambios de presión.

Ae= Ao( 1 +α∆T)( 1 +βPn)

Donde:

Ao = Área efectiva (en m2). Es un promedio del área del émbolo más el área del cilindro, a la temperaturade referencia y a presión atmosférica:

Ap + AcAo =2

Donde:

AP = Área del émbolo (pistón)

Ac = Área del cilindro

a = Variación (en 1/IK) del área efectiva debida al cambio de temperatura de referencia y se determinacomo la suma de los coeficientes de dilatación térmica del émbolo y del cilindro:

a = ap+ aC

Donde:

a= Coeficiente de dilatación térmica del émbolo (pistón)P

ac = Coeficiente de dilatación térmica del cilindro

T = Temperatura (en K) del émbolo y del cilindro en el momento de la calibración en K. Normalmentese mide en la base da la balanza. Los factores que influyen en la temperatura son: rapidez derotación, huelgo, presión, viscosidad del fluido, coeficiente de Joule-Thompson y la conductividadtérmica del fluido.

β = Es el cambio en el área efectiva por unidad de cambio en la presión (en 1/Pa) y se puede determinara partir de las propiedades elásticas del émbolo y del cilindro, considerando los esfuerzos a queestán sometidos éstos, en la balanza de pesos muertos.

Pn = Presión nominal.

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TABLA Al - Presión de saturación para temperaturas de 0°C a 27°C

T(ºC) ,0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9

0 611,2 615,7 620,2 624,7 629,2 633,8 638,4 643,0 647,7 652,4

1 657,l 661,8 666,6 671,4 676,2 681,1 686,0 691 ,0 695,9 700.9

2 705,9 711,0 716,l 721,2 726,4 731,6 736,8 742,l 747,3 752,7

3 758.0 763,4 768,8 774,3 779,8 785,3 790,9 796,5 802,1 807,8

4 813,5 819,2 825,O 830,8 836.6 842,5 848,4 854,4 860,4 866,4

5 872,5 878,6 884,7 890,9 897,1 903.4 909,7 916,0 922,4 928,8

6 935,2 941,7 948,2 954,8 961,4 968,l 974,8 981.5 988,3 995,1

7 1001,9 1008,8 1015,8 1022,7 1029,8 1036,8 1043,9 1051,l 1058,3 1065,5

8 1072,8 1080,1 1087,5 1094,9 1102,4 1109,9 1117,4 1125,0 1132,6 1140,3

9 1148,l 1155,8 1163,7 1171.5 1179,4 1187,4 1195,4 1203,5 1211,6 1219,7

1 0 1227,9 1236.2 1244,5 1252,8 1261.2 1269.7 1278,2 1286,7 1295,3 1304.0

ll 1312,7 1321,4 1330,2 1339,l 1348,O 1356,9 1366.0 1375,0 1384,l 1393,3

1 2 1402,5 1411,8 1421,l 1430,5 1439,9 1449,4 1459,0 1468,6 1478,2 1488.0

1 3 1497,7 1507,5 1517.4 1527,4 1537,4 1547,4 1557,5 1567,7 1577,9 1588,2

1 4 1598.6 1609,O 1619,4 1630.0 1640,5 1651,2 1661,9 1672.6 1683,5 1694,4

1 5 1705,3 1716,3 1727,4 1738,5 1749,8 1761,0 1772,3 1783,7 1795,2 1806,7

1 6 1818,3 1829,9 1841,7 1853,4 1865.3 1877.2 1889,2 1901,2 1913,3 1925,5

1 7 1937,8 1950,l 1962,5 1974,9 1987,5 2000,l 2012.7 2025,5 2038,3 2051,l

1 8 2064,l 2077,l 2090,2 2103,4 2116,6 2129,9 2143,3 2156,8 2170,3 2183,9

1 9 2197,6 2211,3 2225,2 2239.1 2253,0 2267,l 2281,2 2295,4 2309,7 2324,l

20 2338,5 2353,l 2367,7 2382,4 2397,1, 2412,0 2426,9 2441,9 2456,9 2472,l

21 2487.4, 2502,7 2518,l 2533,6 2549,2 2564,8 2580,6 2596,4 2612,3 2628,3,

22 2644,4 2660,6 2676,8 2693,2 2709,6 2726,l 2742,8 2759,4 2776,2 2793,l

2 3 2810,l 2827,l 2844,3 2861,5 2878,8 2896,2 2913,7 2931,3 2949,0 2966,8

2 4 2984,7 3002,7 3020,7 3038,9 3057,2 3075,5 3094,0 3112,5 3131,2 3149,9

25 3168.7 3187,7 3206.7 3225,8 3245,l 3264,4 3283,8 3303,4 3323,0 3342,8

26 3362,6 3382,5 3402,6 3422,7 3443,0 3463,3 3483,8 3504,4 3525,0 3545,8

27 3566,7

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l GUÍA PARA CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS VACUÓMETROS

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APÉNDICE B

INTERPRETACIÓN DE DATOS OBTENIDOS EN LA COLUMNA DE MERCURIO(Aplicable para altas exactitudes)

B.l Corrección por Depresión de Capilaridad

Dependiendo del diámetro interior de la columna que contiene el mercurio, se hace una corrección por capilaridad paraobtener una mayor exactitud. Esta corrección se realiza utilizando la tabla B. 1. Es necesario saber el diámetro interiordel tubo, la altura del menisco y la tensión superficial.

NOTA: Por recomendaciónes prácticas se ha elegido el valor de 0,450 N/m2 para la tensión superficial del mercurio

El valor de la altura corregida se obtiene sumando a la altura leída la "K" en la tabla B.1 .

h1=h+k

Donde:

h1 = Lectura corregida por depresión de capilaridad (mm)

h = Altura leída, correspondiente a los puntos de calibración en la columna de mercurio (mm)

k = Corrección por depresión de la capilaridad (mm)

B.2 Corrección por Temperatura

Si la temperatura ambiente en el lugar de la calibración es diferente de la temperatura a la cual fue calibrada la escalagraduada, se requiere una corrección por diferencia de temperatura debido a la dilatación del material de acuerdo ala siguiente ecuación:

h2=[1+α(t-tr)]h1

Donde:

h2 = Lectura corregida por temperatura, en mm

α = Coeficiente de expansión térmica del material con que está hecha la escala

t = Temperatura ambiente en el lugar de la calibración, en ºC

tr = Temperatura de referencia a la cual fue calibrada la escala, en ºC

B.3 Cálculo Presión

El valor de h2 obtenido de la ecuación anterior, se debe convertir a unidades de presión para lo cual debemos tomaren cuenta, que siendo un manómetro de tipo cisterna, es necesario considerar la diferencia de áreas existentes enéste, por lo tanto, la presión se obtiene por medio de la siguiente ecuación:

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Y MANOVACUÓMETROS CON ELEMENTO ELÁSTICO CFE GAPM0-41

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8.3 Cálculo Presión

El valor de h2 obtenido de la ecuación anterior, se debe convertir a unidades de presión para lo cual debemos tomaren cuenta, que siendo un manómetro de tipo cisterna, es necesario considerar la diferencia de áreas existentes enéste, por lo tanto, la presión se obtiene por medio de la siguiente ecuación:

P=p-po=pq1h2(1+ )

Donde:

P = Valor de la presión que se debe anotar en la tabla de registros con el encabezado "Lectura Patrón”,en Pa

p = Presión en la cisterna o sistema generador, en Pa

Po = Presión sobre la columna líquida (vacío en el sistema cerrado o presión atmosférica en el sistemaabierto), en Pa

r = Densidad del líquido (mercurio), en kg/m3

g1 = Aceleración de la gravedad en el lugar de la calibración, en m/s2

α = Área de la sección transversal interna de la columna, en m2

A = Área de la sección transversal de la cisterna en m2

Si se desconoce el valor de la densidad del mercurio a la temperatura del lugar de la calibración, se puede utilizar losvalores indicados en la tabla B.2.

Si se desconoce el valor de la aceleración de la gravedad en el lugar de la calibración, se puede obtener de la tabla8.3, para lo que se requiere conocer el valor de la latitud a que corresponde dicho lugar.

g1=gn-(3,08x10-6H)

Donde:

g1 = Aceleración de la gravedad en el lugar de la calibración, en m/s2

gn = Aceleración de la gravedad al nivel medio del mar, obtenido en la tabla 8.3, en m/s2

H = Altura en metros del patrón de columna de mercurio sobre el nivel del mar (altitud del lugar de lacalibración sobre el nivel del mar más la altura del líquido de la columna)

NOTA: La máxima corrección por diferencia de alturas sobre la superficie terrestre es de 1/200.

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TABLA B1 - Valores de “k” para corrección por depresión de capilaridad

Altura del menisco en mm (‘)

Diámetro .

del tubo0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

mm

0,6 0,128 0,254 0,379 0,500 0,617 0,729 0,836 0,937 1,030 1,110 1,200 1,27 1,330 1,360 1,430 1,470 1,500

0,7 0,086 0,176 0,263 0,348 0,430 0,510 0,587 0,661 0,730 0,794 0,855 0,910 0,961 1,010 1,050 1,080 1,110

0,8 0,063 0,126 0,189 0,250 0,310 0,368 0,424 0,478 0,530 0,579 0,625 0,668 0,708 0,744 0.777 0,807 0,833

0,9 0,046 0,093 0,138 0,183 0,228 0,271 0,313 0,353 0,392 0,429 0,464 0,498 0,529 0,577 0,584 0,608 0,630

1,0 0,035 0,069 0,103 0,137 0,170 0,202 0,234 0,264 0,294 0,322 0,349 0,375 0,399 0,422 0,443 0,462 0,480

1,1 0,026 0,052 0,078 0,104 0,128 0,153 0,177 0,200 0,223 0,245 0,265 0,285 0,304 0,322 0,338 0,354 0,368

1,2 0,020 0,040 0,059 0,079 0,098 0,117 0,135 0,153 0,170 0,187 0,203 0,218 0,233 0,247 0,260 0,272 0,283

1,3 0,015 0,030 0,045 0,060 0,075 0,089 0,104 0,117 0,131 0,144 0,156 0,168 0,180 0,190 0,200 0,210 0,219

1,4 0,012 0,023 0,035 0,046 0,058 0,069 0,080 0,090 0,101 0,111 0,120 0,130 0,139 0,147 0,155 0,163 0,170

1,5 0,009 0,018 0,027 0,036 0,045 0,053 0,062 0,070 0,078 0,086 0,093 0,101 0,108 0,114 0,120 0,126 0,132

1,6 0,007 0,014 0,021 0,028 0,035 0,041 0,048 0,054 0,060 0,067 0,072 0,078 0,083 0,089 0,093 0,098 0,102

1,7 0,006 0,011 0,016 0,022 0,027 0,032 0,037 0,042 0,047 0,052 0,056 0,061 0,065 0,069 0,073 0,076 0,080

1,8 0,004 0,008 0,013 0,017 0,021 0,025 0,029 0,033 0,036 0,040 0,044 0,047 0,050 0,054 0,057 0,059 0,062

1,9 0,003 0,006 0,010 0,013 0,016 0,019 0,022 0,026 0,028 0,031 0,034 0,037 0,039 0,042 0,044 0,046 0,048

2,0 0,003 0,005 0,008 0,010 0,013 0,015 0,017 0,020 0,022 0,024 0,026 0,029 0,030 0,032 0,034 0,036 0,037

(‘) A una tensión superficial de 0,450 N/m2



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TABLA B2 - Densidad del mercurio (p)

TABLA B3 - Valores de la gravedad a diferentes latitudes

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