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• Conceptos y fundamentos de la presión
• Trazabilidad de las mediciones
• Consideraciones para la medición y calibración en presión
Celestino Meneses - Diciembre 2019
Programa
• Introducción
• Calibración - Conceptos y fundamentos
• Normas Internacionales ISO9001-2015
• Consideraciones y tipos de medición en presión
• Soluciones e Implementación de procesos de calibración en
presión
• Procedimientos de Calibración ejemplos
• PREGUNTAS
Proceso de Medición
Personal Conocimiento
Procedimiento Como
Ambiente Condiciones
Equipo Estado
Medición Resultado
Confiables
Por qué calibrar los instrumentos?
Tiempo
Exposición al Ambiente
Temperatura
Humedad Uso Normal
Abuso
Variación enel proceso
7.1.5 Recurso de Seguimiento y medición
7.1.5 Recurso de Seguimiento y medición
Norma Recomendada como Guía
•Características del equipo•Usuario capacitado y entrenado en uso•Rotulado de confirmación•Sellado de integridad•Calibración –Trazabilidad•Verificaciones intermedias•Mantenimiento•Almacenamiento y manejo•Planificación•Condiciones Ambientales
Administración y gestión de los equipos de medición
Para su uso y mediciones de forma apropiadas
MEDICIONES CORRECTAS
Confirmación metrológica
Patrones -Personas–Planta física–Condiciones Ambientales-Procedimientos
Proceso de Calibración
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Certificado de calibración:
• Documento por medio del cual se declara el estado de funcionamiento y de sus especificaciones
con respecto a un conjunto de patrones con trazabilidad reconocida.
• Definido en el 7.8 de la norma ISO17025-2017
• Este debe contener:
– Identificación del instrumento y los patrones usados.
– Explicitar la trazabilidad y procedimiento usado.
– Los datos del propietario y del laboratorio.
– Condiciones ambientales y otras.
– Responsables de la operación.
– Identificación del certificado.
– Estado de entrada y salida.
– Resultados.
– Declaración de conformidad
VIM 2.44 Verificación
• Aportación de evidencia objetiva de que un elemento satisface los requisitos especificados
• EJEMPLO 2 La confirmación de que se satisfacen las propiedades de funcionamiento declaradas
o los requisitos legales de un sistema de medida.
• NOTA 3 — Los requisitos especificados pueden ser, por ejemplo, las especificaciones del
fabricante.
• NOTA 5 — No debe confundirse la verificación con la calibración. No toda verificación es una
validación.
Verificación intermedia
Proceso de Calibración
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TIEMPO
Certificado
Doc. Interno
Chek, Etiqueta
CALIBRACION
Por qué es importante la Trazabilidad ?
• Cumple:
• Garantiza la Calidad:
– Uniformidad de Bienes Fabricados
– Uniformidad de Procesos Industriales
– Las Tolerancias se Cumplen
– Soporta ISO 9000
– Contratos
– Leyes Regulatorias
Concepto de trazabilidad practica en Presion
15/30
Lab. Nac.
Chile
Lab. Nac.
NISTInter comparaciones
Reconocimiento
internacionalCertificados
de
calibración
tur
tur
T
R
A
Z
A
B
I
L
I
D
A
D
En el campo
Condiciones
NO controladas
Especificaciones
En el Laboratorio
Condiciones
Controladas
TOLERANCIA
PROCESO
tur
Actual - Unidades Primarias del SI
•El sistema SI está fundado en siete unidades básicas, las cuales son consideradas independientes entre si.•Las siete unidades básicas han sido seleccionadas por razones prácticas e históricas.•A partir de mayo del 2018 se determinan a partir de las constantes universales
MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo Segundo s
Corriente eléctrica Ampere A
Temperatura termodinamica Kelvin k
Cantidad de sustancia mol mol
Intencidad luminosa candela cd
Nuevo SI
El nuevo SI define las constantes
universales como fijas e invariables y a
partir de estas define la unidades primarias
SEPARAR
Definiciones y realizaciones
• Del problema del kilogramo y del amperio podemos aprender una importante
lección y es que se deben evitar nuevas definiciones de las unidades basadas en
“los mejores desarrollos tecnológicos del momento”.
• Es necesario que definición y realización de las unidades sean independientes
de forma que la definición permanezca invariable y se vaya actualizando la
realización con la tecnología.
©2016 Fluke Calibration 18
REALIZACIÓNDEFINICIÓNDEFINICIÓN
Y REALIZACIÓN
EVOLUCIONA CON LA TECNOLOGÍA
ESTABLE EN EL TIEMPO
Unidades Básicas del SI
• Unidades que se mantienes y se adecuan la definición
©2016 Fluke Calibration 19
Unidades Básicas del SI
• Unidades que cambian
©2016 Fluke Calibration 20
Organismos de inspección y
control
MINISTERIO DE ECONOMIA
INN DIV DE METROLOGIA
Unidad de coordinación
INSTITUTOS DESIGNADOS (LCPN)MASA
•CESMEC
TEMPERATURA
•CESMEC
LONGITUD
•DICTUC
FUERZA
• IDIC
PRESION
•ENAER
ELECTRICA
•U DE C
FLUJO LIQ
•CISA •ENAER •CODELCO CHUQI
•CCHEN • ISP • ISP
Laboratorios de calibración
Laboratorios de ensayo
Laboratorios industriales
www.metrología.cl
Red Nacional de Metrología - RNM
Presión Definición SI – Unidad derivada
• Pascal (Pa). Unidad de presión SI.
• Definición: un pascal es la presión normal (perpendicular) que una fuerza de un
newton ejerce sobre una superficie de un metro cuadrado.
• Unidad derivada
Fuerza1N
Area
1m²
Tipos de Presion
Fuerza1N
Area
1m²
Tipos de Presión (atmosférica)
• Presión atmosférica: presión que ejerce la atmósfera que rodea la tierra sobre todos lo objetos
que se hallan en contacto con ella. La presión atmosférica cambia con la altitud, a mayor altitud
menor presión atmosférica, un aumento en altitud de 1 000 m representa una disminución de
presión atmosférica de aproximadamente 100 hPa.
• Presión atmosférica normalizada: presión ejercida por la atmósfera bajo condiciones
normalizadas, igual a 1 013,25 hPa (760 mmHg). La cual idealmente se presenta a un altitud de
0 m s.n.m. (sobre el nivel medio del mar), temperatura ambiente de 20 ºC, humedad de 65 %HR
y densidad del aire de 1,2 kg/m³.
• Presión barométrica: presión atmosférica local mas una corrección por la altitud geopotencial
local. La presión barométrica oscila alrededor de la presión atmosférica normalizada (1 013,25
hPa).
Tipos de Presión
• Presión relativa: también conocida como presión positiva o manométrica (en inglés gauge
pressure). Presión mayor a la presión atmosférica local, medida con referencia a la presión
atmosférica.
• Presión relativa normalizada: también conocida como presión a referencia constante o
referencia sellada. Presión medida con referencia a la presión atmosférica normalizada de
1013,25 hPa.
• Presión diferencial: es la presión que mide la diferencia entre dos presiones A.B, la presión
relativa y vacío relativo son ejemplos de presión diferencial cuando la presión B es igual a la
presión atmosférica local.
Tipos de Vacio
Tipos de Vacio
• Vacío relativo: también conocida como presión negativa o vacío negativo (en inglés gauge
vacuum). Presión menor a la presión atmosférica local, medida con respecto a la presión
atmosférica.
• Cero absoluto: presión nula que se obtendría en el caso ideal de la ausencia total de moléculas.
• Presión absoluta: presión que se mide respecto a la presión de cero absoluto, la presión
atmosférica es un ejemplo de presión absoluta.
• Vacío absoluto: vacío que se mide con respecto al cero absoluto, como una presión absoluta de
gas, menor a la presión atmosférica.
• Bajo vacío: (LV) del inglés low vacuum, presión absoluta de gas en el alcance de 100 kPa a 100
Pa.
• Medio vacío: (MV) del inglés medium vacuum, presión absoluta de gas en el alcance de 100 Pa
a 0,1 Pa.
• Alto vacío: (HV) del inglés high vacuum, presión absoluta de gas en el alcance de 0,1 Pa a 10
µPa.
• Ultra alto vacío: (UHV) del inglés ultra high vacuum, presión absoluta de gas menor a 10 µPa.
Unidades de presión
• Presión = Fuerza / Área
– Unidades SI : newton/metros cuadrados = Pa (Pascal)
• kg/cm2 está basado en unidades SI, pero los Pa es la
unidad reconocida oficialmente.
– Más comunes, USA: Libras/pulgadas cuadradas = psi
• Muchas unidades están basadas en la presión ejercida por el
peso de una columna de líquido.
– inHg, mmHg, inH2O, etc.
• La conversion entre unidades es fácil mientras se multiplique
por el factor apropiado.
Tier 1:
NMI
Tier 2: Primary
Labs –precision
low volume metrology
Tier 3: Secondary
Labs – high volume/lower
measurement performance
Tier 4: Industrial – plant meter
shops, process or field calibration
Tier 5: Application of Tiers 1-4 products for
Production (embedded calibration or characterizing
sensors or products as part of manufacturing process),
ATE & testing facilities (not Calibration Labs/Shops)
DHI Piston
Gauges
DHI Controllers and Monitors
729
Pressurements
Deadweight Testers
DHI Controllers
and Automated
Piston Gauges
PPC4
PPCH-G
PPCH
RPM4
Ejemplo de trazabilidad en Presión
6270A Controllers
and Monitors
2271A
3130-G2M
2700G-XX
Funcionamiento del instrumento
• CALIBRACION (VERIFICACION)
Valor Verdadero
Instrumento OK
Fuera Espec
Require ajuste
Cal
ibra
ció
n
Exactitud equipoLimiteinferior
Limitesuperior
Definición de presiones
Pressure
Total Vacuum(Zero or Absolute)
Absolute
GageDual/Compound
Gage
BarometricRange
Atmosphericapprox 14.7
psia
Manométrica
• Presión relativa
a la presión
atmosférica
“psig”
Diferencial
• Diferencia de
presión “psid”
Absoluta
• Presión relativa
a un vacío
perfecto “psia”
- La presión manométrica es una medición relativa a la presión ambiente
- La presión absoluta es una medicióbn relativa referente a un vacío perfecto
Mass x Gravity
Area of Piston-Cylinder
Deadweight TesterPresión es Fuerza por area
P = F/A
Calibración de presión tradicional
Fg FgFg
FgFg
Deadweight Tester
Pressure Generation
Reference Pressure
Test Instruments(UUTs)
Calibración de presión tradicional
Fg Fg
REQUIERE CORRECCIONGRAVEDAD GEOGRAFICA
Balanza de Peso Muerto:Requiere de corrección de condiciones
ambientales y de gravedad.
Se debe calcular la presión y esta limitado a
la relación masa cilindro
FLUKE 2271ACalibrador de presión industrial, rangos
intercambiables modular (-15 a 3000PSI)
Exactitud:
• 0,01 % de lectura con PM500
• 0,02 % FS con PM200
Para calibración de equipos, manómetros y
trasmisores análogos y HART
La indicación no requiere de corrección de gravedad
Balanza de peso muerto v/s E-DWT
Calibradores de campo Para presión:
vacío, absoluta, manométrica, diferencial, alta
Precio
S-720
S- 750Pxx
718717
719P
Fluke 729
700G-xx 2700G-xx
Calibración de Presión de peso muerto
Company Confidential 36
El comprobador de peso muerto es un método demostrado de calibración de presión, que se elige generalmente para las aplicaciones de banco cuando los requisitos principales son la precisión y la confiabilidad. Las calibraciones se realizan en el banco por conveniencia y para mantener las condiciones de referencia. El banco es un lugar conveniente para limpiar, inspeccionar, calibrar y reparar con todo el equipo disponible que se requiera. Las condiciones de referencia son necesarias para lograr la precisión de referencia del dispositivo bajo prueba y los estándares de calibración. Es probable que se requiera la precisión de referencia para mantener las relaciones de incertidumbre de las pruebas (TUR, por sus siglas en inglés).
Bombas de Comparacion
• Presion y Vacio
nuematico
(3000 psi / 210 bar)
• Hidraulico
20,000 psi
• Separadores
• Adaptadores T para
conexion de 2 equipos
Nuevo calibrador automático de presión Fluke 729
38Información confidencial de la compañía
Fluke 729 calibrador automático de presión portátil
• Con bomba de presión eléctrica de los modelos 719 y 719Pro, con:
Regulación Automática de la Presión
• Introduzca un valor de presión y el modelo 729 bombea y regula hasta generar
la presión solicitada.
• Detección de fugas para comprobar y verificar las configuraciones de prueba
• Configure una prueba de presión y el modelo 729 genera automáticamente las
presiones y documenta las pruebas realizadas.
• Facilita y ahorro de tiempo a los profesionales de la calibración de la presión
• Comunicación HART genérica incorporada para trabajar con transmisores de
presión HART, para configuraciones y ajustes básicos HART
• Las plantillas de prueba incorporadas para transmisores de presión e
interruptores facilitan la documentación de la calibración
• Compatible con el software de gestión de calibración DPCTrack2 de Fluke.
combina calibración y gestión de presión sin necesidad de papel
La generación y regulación automática de la presión Fluke 729 es ideal para trabajos de calibración de la presión en el terreno.
Calibrador automático
de presión Fluke 729
Calibradores de Presión
Herramientas para diagnóstico de presión
• Herramienta de medición de presión
– Calibrador o manómetro de referencia
• Generadores de presión
– Bomba manual
• Neumática o hidráulica
– Cilindro de presión
– Tanque de nitrógeno presurizado con
regulador
• Mangueras de conexión
• DMMs, calibradores de lazo u otros
instrumentos de medición de mA
Exactitud en Presión – Ejemplo manómetro 700G08
Company Confidential 41
CALCULO DE EXACTITUD DE MEDICION PRESION
Med %FS Lectura Nro Dig Resolucion TOTAL EXATITUD % MEDICION EXACTITUD + 0,05 % FS
1 0,05 -14,0 FS 0,1 1,00 -7,14% EXACTITUD - 0,1 % FS
2 0,05 0,0 FS 0,1 0,50 0,50 RESOLUCION 0,1
3 0,05 14,0 FS 0,1 0,50 3,57% FONDO ESCALA 1000,0
4 0,05 100,0 FS 0,1 0,50 0,50%
5 0,05 250,0 FS 0,1 0,50 0,20% MODELO 700G08 (-14 a 1000 PSI)
6 0,05 500,0 FS 0,1 0,50 0,10% EXACTITUD + Positiva ± 0,05 % FS
7 0,05 750,0 FS 0,1 0,50 0,07% EXACTITUD - Vacío ± 0,1 % FS
8 0,05 1000,0 FS 0,1 0,50 0,05%
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
-14,0 0,0 14,0 100,0 250,0 500,0 750,0 1000,0
1,00
0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
EXC
ATI
TUD
MEDICION
GRAFICO CALCULO EXACTITUD
Selección de Rango para carga de calibración
Ejemplo Para selección de rangos de patrón en Presión
100% rango 3000 PSI
30% rango 1000 PSI
10% rango 30 PSI
SELECCIÓN
ADECUADA
SELECCIÓN ADECUADA
RANGO COMPLETO
Esquema de Control Automatico de Proceso
Presión de
entrada
Corriente
de salida
% de span
0 psi 4 mA 0 %
25 psi 8 mA 25 %
50 psi 12 mA 50 %
75 psi 16 mA 75 %
100 psi 20 mA 100 %
• Medición de la
presión del proceso
• El transmisor
convierte la presión
medida en una señal
de 4 -20 mA
• Indicador/controlador
interpreta la señal
como una medición
de presión
• La salida del
controlador actúa
sobre la válvula de
seguridad para
asegurarse que el
contenedor no
desarrolle presiones
peligrosas
Diagnóstico para lazos de 4 a 20 mA
• El mA simulado es usado para
sustituir a los transmisores en las
pruebas
Pasos para el diagnóstico:
• Desconectar el transmisor y
reemplazarlo por el calibrador
de procesos (o calibrador de
lazos)
• Colocar selector en simulación
de mA y ajustarlo para una
simulación de 4 a 20 mA.
• Verificar que los valores sean
correctos en el indicador.
• Testear el cableado, fuente de
poder e I/O
Probando el aislamiento
Pruebas de fuga,
pasos para el diagnóstico:
• Desconectar el cableado en
ambos extremos y asegurarse de
que ambas puntas no se toquen la
una con la otra ni tampoco con la
tierra
• Medir el aislamiento entre los
cables y también con la protección
del cableado
• La resistencia de aislasión
medida, indica problemas de fuga
en el cableado
Dispositivos de procesos en presión
• Transmisores– Para presión manométrica, diferencial y absoluta
• Switch de presión
– De estado sólido o switchs de contacto seco
• Transductores I/P, convierten corriente a presión
– Entradas de 4 mA a 20 mA a salidas de presión.
– Ejemplo: 3 a 15 psi, u otros rangos de presión de salida
• Válvulas de control
– Válvulas de control “abierto/cerrado” para la entrada o salida de presión
– Presión usualemente medida en la entrada o en la salida
• Manómetros de presión
– Análogos o digitales, indicadores locales
• Flujómetros (volumétricos)
– Mediciones de presión estática y diferencial, por unidad de tiempo,
combinadas y corregidas con la medición de la temperatura para
determinar el flujo volumétrico
Calibración en el banco con un comparador de presión
Company Confidential 47
Un comparador de presión es un instrumento conveniente para la calibración de presión en el banco. Las calibraciones de banco se realizan para mantener las condiciones de referencia y para obtener las incertidumbres en el nivel más bajo posible. El banco también es un lugar conveniente para inspeccionar, ajustar y reparar los dispositivos bajo prueba.
Calibración de manómetro con bomba comparadora
Company Confidential 48
Procedimiento de calibración de Tx de presion
Company Confidential 49
Calibración de manómetro digital y análogo de presión
Company Confidential 50
Cual es el valor de
medicion de presión?
12
8
MPa
9.6 MPa, 9.8 MPa
o otro valor?
Calibración de manómetros
• La balaza genera valores discretos
• Que no siempre coincide con las marcas del manómetro
• La diferencia se lee del manómetro
• Depende del técnico • Factor humano
Cual es el valor indicado
en este manometro?
8
12
MPa
10.0 MPa
Que es un punto de
medicion referenciado
Calibración de manómetros
• El calibrador + bomba generan presión en forma continua
• Puede generar valores de forma que coincide con las marcas del manómetro
• La diferencia en este caso se lee en el patrón
• NO Depende del técnico (factor humano)
Calibración aspectos prácticos
• Contaminación de UUT y Patrón
• Corrección por aceleración gravedad para
balanza de peso muerto
• Uso de Filtro
• Consideraciones del procedimiento de
calibración
– Tipo de equipo (manometro, swich, Tx,..)
– Tipo de fluido (gas o liquido) compatibilidad
– Tipo de Presión
– Variables de influencia (temperatura, altitud
(g), vibración
Los esperamos en
54Company Confidential
Nueva de Lyon 072 Of. 1201, Providencia, Santiago – Chile
Fono 56-2-29274400 - [email protected] - www.intronica.com
MUCHAS GRACIASCelestino Meneses Gómez.
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