UN PASO MÁS DE LA INDUSTRIA CHILENA HACIA LA COMPETITIVIDAD

Gracias a un proyecto desarrollado por el Instituto Nacional de Normalización (INN), con el apoyo de la Fundación para la Innovación Agraria (FIA) del Ministerio de Agricultura, ha sido implementado un nuevo laboratorio en magnitud humedad, cubriendo requerimientos de humedad ambiental, punto de rocío y humedad en sólidos. La medición de esta magnitud será incorporada a la Red Nacional de Metrología de Chile, RNM, una vez que finalice el proceso de acreditación ante un organismo internacional, según la norma ISO 17025.

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Porque esta condición es capaz de alterar las propiedades físicas, químicas y biológicas de una infinidad de materiales, sustancias u organismos.

El contenido de humedad en un material es la cantidad de agua presente en éste y determina en gran parte las propie-dades de alimentos, granos, cereales, harinas, materiales para la construcción, madera, azúcar, etc.

Estas propiedades están relacionadas, entre otros aspectos, con la calidad, textura, sabor, resistencia y durabilidad de los elementos, razón por la cual es una variable que debe ser medida y controlada, para evitar el deterioro de los elemen-tos, ya sea durante los procesos de producción o en su etapa de almacenamiento y bodegaje.

Y, para lograr una medición exacta, es necesario contar con instrumentos adecuados, empleados en forma correcta, que permitan que los resultados alcanzados sea confiables, tanto en Chile como internacionalmente.

El nuevo laboratorio Custodio del Patrón Nacional de Hume-dad fue implementado en la Empresa Nacional de Aeronáuti-ca (ENAER), para lo cual sus profesionales recibieron capacita-ción en reconocidas instituciones metrológicas de Alemania, México y Argentina, donde obtuvieron conocimientos sobre equipamiento, técnicas de medición, normativas y reglamen-tos internacionales.El laboratorio, al igual que todos los que componen el área físi-ca de la RNM, estará acreditado bajo la norma ISO 17025 con el instituto de acreditación alemán Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS), ex Der Deutsche Kalibrierdienst (DKD).

humedad a la RNM?La magnitud de humedad puede derivarse de las unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI) y, de esta manera, tener trazabilidad a diferentes magnitudes de acuer-do a la definición usada. Entre la gran cantidad de definiciones relacionadas con la humedad, la RNM ha elegidos aquellas que están relacionadas con la humedad relativa, y la tempera-tura de punto de rocío.Ellas describen correctamente los fenómenos relacionados con la medición o control de la humedad, son las de mayor uso internacional y cuentan con el reconocimiento del Buró Internacional de Pesos y Medidas, BIPM.La humedad, junto con la masa, temperatura y presión, son las magnitudes mayormente medidas y controladas en la industria. Sin embargo, en Chile, la demanda de las medicio-nes de humedad relativa (gases), humedad en sólidos y en granos, ha aumentado enormemente. En la práctica, todas las industrias realizan mediciones de humedad al menos una vez al año, para demostrar que poseen buenas condiciones ambientales. La incorporación de un Laboratorio Custodio del Patrón Na-cional de Humedad permite lograr que los procesos desarro-llados en el país y relacionados con la medición de humedad ambiental, punto de rocío y humedad de sólidos, cuenten con mediciones trazables y comparables internacionalmente, de modo que tengan el adecuado aseguramiento metrológico. Porque hoy los mercados no sólo exigen que los productos sean de calidad, sino que sea posible reportar esa calidad con mediciones técnicamente válidas, porque usan parámetros comunes en todo el planeta.

¿POR QUÉ ERA NECESARIO INCORPORAR UN LABORATORIO CUSTODIO DEL PATRÓN NACIONAL DE

¿En qué sectores son necesarias las aplicaciones de control y medición de humedad? En muchos de ellos esta medición es básica durante los procesos de producción y almacenamiento. Veamos:

Industria alimentariaLa mayoría de los alimentos contienen agua, o son preparados con grandes cantidades de ella. Por lo mismo, regular su presencia es vital para lograr un producto óptimo y normalizado. La medición asegura la calidad de los productos, su intercambiabi-lidad y los derechos de los consumidores. Por ello, el control de la humedad de los productos alimentarios exportados por Chile es un factor clave para que el país llegue a ser potencia agroalimentaria, como se ha propuesto.Las aplicaciones más frecuentes son: en deshidratación (frutas, pas-tas, café, sopas, etc.), refrigeración de frutas y carnes, conservación de vinos finos, entre otras.

Industria farmacéuticaLas estrictas medidas de calidad que son aplicadas en la elaboración de los medicamentos implican la medición de la humedad, ya que el agua juega un rol importante en ese proceso. Esta importancia puede radicar en que muchos de ellos la contem-plan en su fabricación o, por el contrario, porque pueden existir al-gunos procedimientos en que su presencia no es deseada. Por todo eso es necesario contar con medidores muy exactos para poder llevar registros o realizar investigación científica.

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¿Qué empresas deben medir humedad?

Todas las industrias que tengan relación directa e indirecta con la magnitud en procesos produc-tivos, en empresas de climatización, en control de calidad de materia prima, productos, etc. Igualmente, aquellos laboratorios de ensayo y calibración acreditados según ISO 17025, con su sistema de gestión de calidad certificada en ISO 9001. Y también todas aquellas que implementan o se certifican bajo normas como por ejemplo:• NCh-ISO14001 Sistemas de Gestión Ambiental | Requisitos

con Orientación para su uso.• NCh18001 Sistemas de Gestión | Prevención de Riesgos

Profesionales | Requisitos.

sectores• NormasASTM NormasdelaAsociaciónNorteamericana

American Society for Testing and Materials | BuenasPrácticasdeManufactura.

• HACCP Sistema de Análisis de Peligros y Control de

Puntos Críticos. • NCh2059 Madera|Tablerosdefibradedensidadmedia

y tableros de partículas | Determinación delcontenidodeformaldehído|Métododeextracción denominado del perforador.

• NCh411 Calidad de Agua | Guía para el Diseño de ProgramadeMuestreo.

Industria de la ambientaciónHoteles, aviones, oficinas y cines son algunos de los espacios donde debe ser controlada la humedad para lograr la comodidad de los usuarios. Aunque la presencia de un alto porcentaje de humedad es molesta para todas las personas, y en cualquier lugar, dado el alto costo de los equipos de ambientación solo estos espacios de turismo, entre-tención, laborales o institucionales pueden acceder a los productos y servicios de esta industria, ya que no son costeables por una fa-milia común.

ConstrucciónEl concreto es ‘curado’ por inundación de agua, cubriéndolo con mantas húmedas o rociándole ‘compuestos de curado’, durante un mínimo de 3 a 7 días. El ‘curado’ a altos valores de humedad es un paso importante para alcanzar una losa de alta calidad, con una re-ducida transmisión de humedad.Un aumento en los valores de humedad en la losa de concreto (hor-migón) puede causar problemas con la adherencia de los materiales que recubren el piso –losetas, láminas de piso, o alfombras– y tam-bién provocar fallas de adherencia o de falta de respiración de los recubrimientos de piso. De allí la importancia de su medición.Pero el concreto no es el único material donde debe ser medida: el control de secado de la madera utilizada en la construcción es también un paso que no puede ser dejado de lado.

Industria QuímicaAlgunos procesos de esta industria –como el estudio del comporta-miento de las bacterias ante los antibióticos, por ejemplo– son rea-lizados bajo condiciones de climatización extrema, donde el control de humedad es fundamental.

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3 Conservación y almacenamientoDado que las especies pueden estar en bodegas de almacenamien-to por largos periodos, con el fin de evitar su deterioro –y el de sus envases– es imprescindible controlar la humedad. Este control es necesario también en otros rubros, incluso no eco-nómicos en sí, como el arte: pinturas, esculturas, libros, filmes, entre otros tipos de obras, deben ser almacenados en bodegas especial-mente acondicionadas donde el empleo de este tipo de sensores asegura su conservación.

Electrónica y semiconductoresLas descargas eléctricas ESD (Electrostatic Discharge) tienen un efec-to destructor en los circuitos electrónicos. Y la cantidad de energía transferida depende del medio ambiente en que ocurre, por lo tan-to es necesario controlar, entre otros aspectos, su humedad relativa.En la fabricación de baterías de litio, esta medición resulta clave: al estar expuesto al aire y, especialmente, al agua, el Litio puro es al-tamente inflamable y ligeramente explosivo. Por tanto, su proceso de producción debe ser realizado en cuartos secos, en los cuales la temperatura de punto de rocío es, típicamente, -40ºC o menor.Del mismo modo, muchos procesos de producción de microelec-trónica requieren de cuartos limpios, en que las partículas son filtra-das del aire y las condiciones ambientales, entre ellas la humedad, son controladas.

Industria textil, papelera y de pielesDado que la humedad altera la estructura de ciertas fibras y tejidos, la calidad del producto elaborado se ve afectada. Por lo tanto estas industrias emplean sistemas de regulación de humedad.

NeumáticaEn el funcionamiento de maquinarias y válvulas neumáticas, entre otras aplicaciones, el aire comprimido es ampliamente utilizado. Ni-veles incorrectos de humedad pueden afectar a los equipos y pro-cesos, por lo que su medición es obligatoria en una gestión correcta.

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Las mediciones de presión y temperatura, tanto del saturador como en la cámara, permiten determinar, usando relaciones de gases ideales, el contenido de vapor de agua que contiene el aire en la cámara de prueba. La cantidad de vapor de agua presente en la cámara puede expresarse como humedad relativa o temperatu-ra de punto de rocío.

El alcance del sistema es:10% HRa95%HR;0°Ca64°Centemperaturadepuntoderocío;su incertidumbre, de + 0.2% HRa+1.5%HR;+0.08°Centemperatura de punto de rocío (k=2, con un nivel de confianza de aproximadamente 95%).

Humedad en Gases

Este laboratorio de Referencia mantiene el Patrón Na-cional de Humedad que comprende las magnitudes de humedad relativa (% HR) y temperatura de punto de rocío (°C). El Patrón Nacional de Humedad ha sido establecido para dar trazabilidad a las mediciones de humedad que son realizadas en Chile. El principio con el que opera este sistema lo hace totalmente confiable y compatible con patrones de otros países.Descrito por las magnitudes de humedad relativa y temperatura de punto de rocío, este patrón se cons-truye mediante un generador de humedad que opera siguiendo el principio fundamental de dos presiones, permitiendo la medición de humedad en gases. Este principio consiste en hacer circular aire seco a alta presión (aproximadamente 1.5 MPa) en un saturador, el cual está a temperatura y presión controlada. Luego, el aire saturado pasa a través de una válvula de expansión, la cual reduce su presión hasta llegar, aproximadamen-te, a la presión atmosférica. Por último, el aire circula ha-cia una cámara de prueba.

Incrementa las mejores capacidades de medición de Chile, al incorporar una nueva magnitud de referencia a nuestra Red Nacional de Metrología, por el hecho de implementar Patrones de Referencia para Humedad Relativa y Temperatura del Aire y Gases, Humedad en Granos y Humedad en Sólidos. Hace posible que Chile cuente con un patrón nacional que dé trazabilidad a este tipo de mediciones. Su existencia colabora con la difusión de normas que contribuyen a lograr la uniformidad entre los métodos y equipos de medición. Contribuye al establecimiento de laboratorios secundarios de calibración que satisfagan las necesidades de calibración existentes.

¿qué necesidadesRESUELVE EL LABORATORIO CUSTODIO DEL PATRÓN NACIONAL DE HUmEDAD?

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En un país que busca la competitividad en mercados internacionales y la excelencia de respuesta para el consumo interno, la existencia de un Laboratorio Custodio del Patrón NacionaldeHumedad,inte-grantedelaRedNacionaldeMetrología,permiteunamejorgestión, así como ampliar la trazabilidad que asegure –certificadamente– el control de los procesos productivos y, finalmente, la calidad de los productos.

Humedad en Sólidos

En la actualidad, a nivel internacional, el campo de me-dición de humedad en sólidos ha sido atendido por medio del desarrollo de patrones de medición confia-bles, respaldo de un número extenso de instrumentos comerciales para distintas aplicaciones de la medición.Este laboratorio realiza actividades enfocadas a dar tra-zabilidad a las mediciones de contenido de humedad en sólidos realizadas en el país por medio de:• la implementación de un sistema de referencia de

medición basado en el método de capacitancia eléc-trica, empleando un equipo comercial.

• la implementación de un sistema de medición dehumedad basado en el método gravimétrico para materiales sólidos.

• elestudiodeunsistemaparaacondicionamientodelcontenido de humedad de muestras con la técnica de soluciones saturadas de sales.

Humedad en Granos

El Laboratorio Custodio del Patrón Nacional de Hume-dad ha implementado un sistema de medición de hu-medad basado en el método gravimètrico para granos y materiales sólidos y un sistema de referencia de me-dición de humedad en granos basado en el método de capacitancia eléctrica empleando un equipo comercial.Estos sistemas, y la aplicación del Patrón Secundario constituyen una plataforma de seguridad en esta me-dición, de gran importancia a nivel internacional por su impacto económico. Los siguientes datos, que corresponden al arroz –uno de los principales granos producidos en el mundo– constituyen un buen ejemplo:

Para una carga de 25.000 toneladas de gra-no, que contiene 14% de humedad, corres-ponden 3.500 toneladas de agua. Si en una partida de ese tamaño, el porcentaje de hu-medad es de 13.5%, el contenido de agua equivaldría a 3.375 toneladas. En términos comerciales, y para un kilo de arroz cuyo precio es de, aproximadamente, U$ 0.60 (en dólares estadounidenses), el costo –ganan-cia ó pérdida– por la diferencia obtenida de 0.5% de error de humedad es de $75.000 USD.

Este problema aparece en las transacciones comerciales debido a que los instrumentos comerciales existentes, en su mayoría, tienen errores de medición en ese orden de magnitud, lo que es subsanado por el laboratorio custodio.

Esquema jerárquico

Humedad del aire y gases

Humedad en sólidos

Humedad en granos

Mét

odo

prim

ario

Gravimétrico

Comparador MasasMasasEstufaSensoresTemperaturaData Logger

Generador punto rocío

Generador ENAERPunto rocío (GE-Sensing) RTD (ENAER) Multimetro

Equipo auxiliar para contrastar, calibrar, chequear sensores humedad, temperatura, flujo (banco de pruebas)

Gravimétrico

Comparador MasasMasasEstufaSensoresTemperaturaData Logger

Equipo data logger para calibrar cámaras Masas para calibrar balanzas

Mét

odos

secu

ndar

ios

Simulación eléctrica

Década resistivaDécada capacitoresMultimetroPatrones mediciónAbsorción atómicaEquipos microondas

Cámara-sensor

Cámara To-humedadSales puntos fijosSensor trabajoHigrometros

Equipo data logger para calibrar cámaras y sensores industriales

Gravimétrico

Equipos infrarrojosEquipos capacitivoEquipos ultrasonidoAbsorción atómicaEquipos microondas

Equipos para efectuar pruebas y contrastar resultados con equipo de cliente

Métodos para determinar humedad

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