Quito – Ecuador
GUÍA DE PRÁCTICA ECUATORIANA
GPE INEN 62 2016-XX
CALIBRACIÓN DE CÁMARAS CLIMÁTICAS
CALIBRATION OF CLIMATIC CHAMBERS
DESCRIPTORES: DESCRIPTORES: Calibración, cámara climática, temperatura, humedad. ICS: 91.140.30
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ÍNDICE Página 1.
Objeto y campo de aplicación ---------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------- 1
2.
Referencias normativas -------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
3.
Definiciones------------------------------------ -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
4.
Simbología ------------------------------------ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2
5.
Objetivos de la calibración------------------------------------ ----------------------------------------------------------------------------------------------- 3
6.
Requisitos para cámaras climáticas (Propiedad de calibración) ------------------------------ --- 4
7.
Métodos de calibración ------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
8.
Procedimientos de calibración -------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------- 6
9.
Contribución a la incertidumbre -------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------- 10
10.
Resultado de la calibración -------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------- 14
ANEXO A
Estimación de la incertidumbre de medición (ejemplo) ------------------------------------- ---------------- 15
ANEXO B
Muestras para el estado de resultados de calibración de una cámara climática por el método A o B ------------------------------------------------------------- 20
ANEXO C
Muestras para el estado de los resultados de la calibración de un punto de medición en la cámara climática por el método C ------------------------ ------ 22
ANEXO D
Complemento al certificado de calibración para cámaras climáticas -------- 24
APENDICE Z Bibliografía ------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 26
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Guía de Práctica Ecuatoriana
CALIBRACIÓN DE CÁMARAS CLIMÁTICAS
GPE INEN 62:2016
1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta guía establece los requisitos mínimos para el proceso de calibración y determinación de la incertidumbre de la medición en la calibración de cámaras climáticas. Es aplicable a la calibración de cámaras climáticas para temperatura del aire y humedad relativa del aire o solo para temperatura del aire. También se aplica para la calibración de mediciones individuales localizadas en cámaras climáticas; en este caso, no se considera que la calibración de la cámara climática sea completa.
2. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos, en su totalidad o en parte, son referidos y son indispensables para su aplicación. Para referencias fechadas, solamente aplica la edición citada. Para referencias sin fecha, aplica la última edición del documento de referencia (incluyendo cualquier enmienda). UNE EN 60068-3-5:2002, Ensayos ambientales. Parte 3-5: Documentación de acompañamiento y guía. Confirmación de las prestaciones de las cámaras de ensayo de temperatura.
DIN 12880-2, Laboratory electrical appliances; ovens, performance tests DIN 50011-12, Artificial climates in technical tech nical applications; air temperature te mperature as a climatological quantity in controlled-atmosphere test installations
DKD-3, Angabe der Messunsicherheitbei Kalibrierungen
3. DEFINICIONES Para los efectos de esta guía, se adoptan las siguientes definiciones:
3.1 Cámara climática. Una cámara climática se refiere a una instalación técnica que permite alcanzar, de forma selectiva, una temperatura especificada del aire y/o los valores de humedad relativa en un volumen cerrado en un rango de trabajo. Se utilizan medios técnicos (aislamiento térmico, circulación de aire, escudo contra radiación, etc.) para minimizar la falta de homogeneidad temporal y espacial de la temperatura del aire y humedad del aire, así como las desviaciones predominantes de las temperaturas y humedad del aire en el volumen útil de los valores nominales o, respectivamente, los valores medidos por los sistemas de medición asociados. Las cámaras climáticas dentro del campo de aplicación de esta Guía tienen un volumen útil comprendido entre los sitios de medición, donde la relación entre el mayor y el menor tamaño de dicho volumen útil es menor que 5. Estas cámaras pueden ser móviles o estacionarias. Tiene que ser posible asignar claramente las paredes, que sirven para el aislamiento térmico del medio ambiente, a la cámara climática y sin embargo, no tienen que ser partes directas de edificios o vehículos. La calibración dentro del campo de aplicación de esta guía puede llevarse a cabo con respecto a la temperatura y humedad relativa del aire o sólo con respecto a la temperatura del aire (cámara de temperatura). La designación del fabricante para una cámara climática de acuerdo con esta guía puede ser diferente; lo que es esencial para la clasificación como una cámara climática es el cumplimiento de los requisitos de acuerdo con el capítulo 6.
3.2 Sitio de medición. Un sitio de medición es la posición espacial en la cual se coloca un sensor de temperatura o de humedad en el volumen útil para la calibración. Por lo tanto, un sitio de medición es
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un pequeño volumen que está definido por las dimensiones de los elementos del sensor y la exactitud de su posicionamiento (es decir, aproximadamente, máximo 5 cm en cada dimensión). Si las mediciones se llevan a cabo en un solo sitio, el resultado de la calibración es válido sólo para ese sitio. No es aceptable la extrapolación a un volumen más grande.
3.3 Volumen útil. El volumen útil de una cámara climática es el volumen parcial de la cámara climática comprendido entre los sitios de medición de los sensores utilizados para la calibración. De acuerdo con la disposición de los sitios de medición, el volumen útil puede diferir considerablemente a partir del volumen total de la cámara. La calibración de la cámara es básicamente válida sólo para este volumen útil. Se tienen que cumplir los requisitos mínimos para la posición del sitio de medición de acuerdo con la presente guía (ver capítulo 6 y subcapítulo 8.1). Si se realiza la calibración sólo en sitios individuales de medición aislados que no abarcan un volumen, sólo los sitios se consideran calibrados pero no la cámara y su volumen útil (ver método de calibración (C)).
3.4 Sitio de medición de referencia. El sitio de medición de referencia es la posición en el volumen útil para la cual se expresa la diferencia entre la temperatura del aire, la humedad del aire y los valores indicados. En la mayoría de los casos, se selecciona el centro geométrico del volumen útil como sitio de referencia. También son posibles, a petición del cliente, otras definiciones para la localización de la medición de referencia. La posición del sitio de medición de referencia tiene que constar en el certificado de calibración. 4.SIMBOLOGÍA TABLA 1. Símbolos y abreviaturas Unidad/ abreviación/ símbolo u U
K °C T d / T f T L h δT inhom δhinhom
T ref / T ref, load href / href, load δT instab δhinstab
δT radiation
T le T he T wall δT load δhload δT env δhenv δT res, std / δT res δT res, std / δT res δT i, std
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Descripción / explicación incertidumbre estándar de medición incertidumbre expandida de medición kelvin grados centígrados temperatura de punto de condensación / temperatura de punto de congelamiento temperatura del aire en el sensor de temperatura del objeto de calibración humedad relativa inhomogeneidad del espacio de temperatura inhomogeneidad del espacio de humedad relativa temperatura del sitio de referencia (sin carga / con carga) humedad relativa del sitio de referencia (sin carga / con carga) inestabilidad temporal de la temperatura inestabilidad temporal de la humedad relativa temperatura temporal media humedad relativa temporal media efecto de la radiación sobre la temperatura temperatura de un cuerpo con baja emisividad temperatura de un cuerpo con alta emisividad temperatura de la pared efecto de la carga en la temperatura efecto de la carga en la humedad relativa efectos ambientales en la temperatura efectos ambientales en la humedad relativa resolución del termómetro estándar / resolución del indicador de temperatura de la cámara climática resolución del higrómetro estándar / resolución del indicador de humedad de la cámara climática desviación de la medición del termómetro estándar en el sitio de medición i (i = 1 … N)
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Unidad/ abreviación/ símbolo δhi,std δT cal δhcal δT drift δhdrift δT heat
T ind,std hind,std ΔT chamber Δhchamber
T ind hind T i hi
Descripción / explicación desviación de la medición de higrómetro estándar en el sitio de medición i (i = 1 … N) desviación de la medición del termómetro estándar según la calibración desviación de la medición del higrómetro estándar según la calibración deriva del termómetro estándar en el periodo de re-calibración deriva del higrómetro estándar en el periodo de re-calibración desviación de la medida del termómetro estándar debido al auto-calentamiento indicación de termómetro estándar indicación de higrómetro estándar corrección de temperatura para la cámara climática corrección de humedad para la cámara climática indicación de temperatura en la cámara climática indicación de humedad relativa en la cámara climática valor medido de la temperatura de la cámara climática para el sitio de medición i valor medido de la humedad relativa de la cámara climática para el sitio de medición i
5. OBJETIVOS DE LA CALIBRACIÓN La calibración de una cámara climática sirve para determinar la desviación de las características climatológicas de la temperatura del aire y humedad relativa del aire en aquellas partes del volumen de la cámara que se proporcionan para el uso, o en puntos particulares del volumen de la cámara de los valores mostrados por los indicadores de la cámara 1. Además de estas desviaciones, las propiedades adicionales, tales como la falta de homogeneidad, estabilidades, etc. se determinan con frecuencia para caracterizar la cámara y los efectos potenciales en el material de ensayo colocado en la cámara. Por un lado, estos resultados son de gran interés para el usuario de la cámara, ya que describen sus propiedades durante el uso y por otro lado, son necesarias para determinar la incertidumbre de la medición de los resultados de calibración. Consiguientemente, los objetivos de la calibración son los siguientes:
La calibración de la indicación de temperatura y humedad relativa mediante comparación con los valores de temperatura del aire y la humedad del aire, según la medición en el espacio útil usando dispositivos de referencia (declaración de las desviaciones o correcciones). La determinación de la incertidumbre de la temperatura y humedad relativa en la calibración, y la determinación de la incertidumbre para uso bajo condiciones definidas. A petición del cliente, la calibración puede incluir un ensayo para el cumplimiento con las tolerancias del usuario bajo las condiciones definidas y/o especificaciones técnicas. A petición del cliente, la calibración puede realizarse solo en sitios individuales de medición. En este caso, sin embargo, algunos componentes de la incertidumbre no se determinarán y no serán tomados en cuenta. El resultado entonces será válido sólo para estos sitios y no, sin embargo, para la cámara completa ( método de calibración C).
La calibración no proporciona información completa acerca de las cantidades climatológicas (temperatura y humedad relativa) en la superficie o incluso en el volumen de la carga colocada en la cámara climática para el ensayo. La determinación de la temperatura del cuerpo o de la humedad del material de carga a ensayar requiere del uso de termómetros y/o higrómetros calibrados en la carga a ensayar.
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Nota. También es posible expresar la corrección necesaria para la indicación como alternativa a la diferencia entre la indicación y el valor de referencia (normalizado).
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6. REQUISITOS PARA LA CÁMARA CLIMATICA (Propiedades de calibración) Las cámaras climáticas son susceptibles de ser calibradas sólo si satisfacen los siguientes requisitos:
Disponibilidad de sensores de temperatura del aire/humedad del aire con los indicadores asociados como componentes de la cámara climática. Disponibilidad de sistemas de control de las cantidades a calibrar como componentes de las cámaras climáticas. Disponibilidad de especificaciones técnicas del fabricante. Disponibilidad de documentos técnicos sobre la categoría del sensor; es deseable además información, por ejemplo, de la posición y especificación de los sensores, las características de aislamiento así como el tipo de estabilización de la temperatura y humidificación. Presión atmosférica en el espacio útil (es decir, se asegura la compensación de presión con el medio ambiente). Para el funcionamiento en un rango de temperatura o humedad, la calibración se lleva a cabo al menos en tres temperaturas o humedades relativas respectivamente, del rango de uso en cuestión. La calibración en un solo punto de temperatura o humedad (valor nominal) del rango de trabajo de la cámara es admisible pero limita el resultado de calibración a este punto de trabajo (esto se ha de indicar en el certificado de calibración). Si se producen pérdidas de disipación en el volumen útil (es decir, si la carga conduce a la entrada de calor o el calor se disipa de forma permanente en el aire), esta influencia tiene que ser determinada dentro del alcance de la contribución de la incertidumbre del efecto de carga (para más detalles, ver el subcapítulo 8.5).
En cuanto a los rangos máximos de trabajo y calibración, esta Guía hace una distinción entre cámaras climáticas con y sin circulación activa de aire (convección forzada) en el espacio útil. En ambos casos, la cámara climática tiene que tener una calefacción y/o refrigeración activa.
a) Cámaras climáticas con sistemas de circulación de aire:
El rango máximo de temperatura del aire se extiende de -90 °C a 500 °C. Las calibraciones para la humedad relativa son posibles y razonables solo en rangos parciales adecuados. Para el número espacial de sitios de medición para la calibración del volumen útil son válidos los siguientes requisitos (siendo posible desviaciones para la calibración de los sitios de medición individuales (ver capítulo 7, método (C) y el subcapítulo 8.1.2): Para volúmenes útiles < 2000 L han de ser seleccionados al menos nueve sitios de medición de acuerdo con los requisitos de UNE EN 60068-3-5:2002, es decir, los sitios de medición forman las esquinas y el centro espacial de un paralelepípedo que abarca el volumen útil. Para volúmenes útiles ≥ 2 000 L, los sitios de medición tienen que abarcar una rejilla cúbica con una constante de rejilla de máximo 1 m (es decir, el mayor espaciamiento de los sitios cercanos de medición es de 1 m). El caudal de aire debería asegurar que todo el volumen de aire se haga circular una vez dentro de 30 s. Como evidencia será suficiente la especificación del fabricante.
b) Cámaras climáticas sin sistemas de circulación de aire:
El rango máximo de temperatura de aire se extiende de -90 °C a 350 °C.
El máximo volumen útil se limita a 2000 L.
Sin circulación de aire, la compensación de temperatura se obstaculiza de manera considerable. Se tiene que tener en cuenta los tiempos prolongados resultantes de estabilización. Se puede llevar a cabo las mediciones sólo después de que las temperaturas en todos los sitios de medición ya no muestren variaciones sistemáticas durante al menos 30 minutos. Las variaciones temporales restantes no tienen que exceder la inestabilidad temporal declarada y ser tomada en cuenta en la incertidumbre de la medición.
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El número de sitios de medición en el espacio para la calibración del volumen útil cumple con los requisitos de UNE EN 60068-3-5:2002, es decir, las mediciones tienen que hacerse por lo menos en nueve sitios. Se debería determinar el efecto de la carga sobre la homogeneidad espacial mediante mediciones sin carga y con carga en al menos un sitio de medición utilizando una carga típica del usuario o utilizando cuerpos de ensayo. La carga debería simular el deterioro máximo a la compensación espacial de temperatura y será descrito en el certificado de calibración. La carga corresponderá al menos 40% del volumen útil, a menos que sea requerido de otra manera por el cliente.
La calibración de la humedad relativa no es admisible.
No es aceptable la carga activa con disipación o entrada de calor.
7. MÉTODOS DE CALIBRACIÓN Para la calibración de equipos de indicación en una cámara climática se puede utilizar los siguientes tres métodos fundamentalmente diferentes (las mediciones se relacionan siempre a la temperatura y humedad relativa del aire):
(A) La calibración se relaciona con el volumen útil comprendidos entre los sitios de medición en la cámara climática sin carga. En cuanto al número y la posición de los sitios de medición, los requisitos mínimos son válidos (ver el capítulo 6). Por lo tanto, la calibración cubre:
la determinación de la corrección de indicación o de la desviación entre la medición en el sitio de referencia y la indicación, la determinación de la inhomogeneidad espacial en el volumen útil vacío, la determinación de la inestabilidad temporal en el volumen útil vacío, la determinación del efecto de la radiación (solo para la medición de temperatura del aire), la determinación del efecto de la carga en el sitio de medición por comparación del volumen útil cargado y vacío, si el cliente lo solicita.
(B) La calibración se relaciona con el volumen útil comprendido entre los sitios de medición en la cámara climática con carga. Se puede realizar la carga de acuerdo a la aplicación típica del usuario o llenando al menos 40% del volumen útil con cuerpos de ensayo. Las regulaciones por el método (A) son válidas para las investigaciones individuales y los componentes de incertidumbre. La influencia de la propia carga se determina mediante una medición adicional en un sitio de medición central en estado vacío. Por lo tanto la calibración cubre:
la determinación de la corrección de indicación o de la desviación entre la medición en el sitio de referencia y la indicación, con carga. la determinación de la falta de homogeneidad espacial en el volumen útil con carga, la determinación de la inestabilidad temporal en el volumen útil con carga, la determinación del efecto de la radiación, la determinación de la influencia de la carga para el sitio de medición de referencia mediante comparación del volumen útil con carga y vacío.
(C) La calibración se relaciona con los sitios de medición individuales en la cámara climática que no abarcan un volumen útil. Por lo tanto, la calibración cubre:
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la determinación de la corrección de indicación o de la diferencia entre la medición en el sitio de medición y la indicación, la determinación de la inestabilidad temporal en el sitio de medición, la determinación del efecto de la radiación en el sitio de medición, la determinación de la influencia de la carga en el sitio de medición mediante comparación del volumen útil con carga y vacío, si el cliente lo solicita.
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8 PROCEDIMIENTOS DE CALIBRACIÓN .
8.1 Ubicación de los sitios de medición 8.1.1 Calibración del volumen útil por el método (A) o (B) A modo de regla, las calibraciones se llevarán a cabo a través de mediciones en varios sitios en el volumen útil (métodos (A) y (B)). En un volumen de la cámara de hasta 2000 L, los requisitos para el número y la posición de los puntos de medición tienen que establecerse de forma análoga a UNE EN 60068-3-5, es decir, los sitios de medición forman los puntos esquineros y el centro espacial de un paralelepípedo que abarca el volumen útil. Para volúmenes útiles más grandes, los sitios de medición se colocarán en el volumen útil en la forma de una rejilla cúbica con una constante de rejilla máxima de 1 m (es decir, la separación máxima entre los sitios cercanos de medición es 1 m). Si el cliente lo solicita, son posibles también otras posiciones pero se tiene que garantizar que: el volumen útil está dentro del volumen comprendido entre los puntos de medición, que la separación máxima de los sitios de medición cercanos no exceda 1 m y que los valores extremos de espacio de las cantidades climatológicas para el volumen útil están determinados. Es posible la elección de sitios de medición alternos, por ejemplo, en analogía con DIN 12880- 2 si se los describe en el certificado de calibración y se cumplen las condiciones establecidas como requisitos mínimos. El resultado de la calibración es válido solo para el volumen comprendido entre los puntos de medición. La interpolación espacial de los valores de medición es admisible sólo para el volumen útil delimitado por los puntos de medición. La incertidumbre de medición declarada se compone de los valores máximos de las contribuciones individuales. Es válida para el volumen útil total. La interpolación de las contribuciones de la incertidumbre no es aceptable. La extrapolación de los resultados de la medición más allá del volumen comprendido entre los sitios de medición no es aceptable. Las dimensiones del volumen total de la cámara y de la posición seleccionada de los puntos de medición tienen que proporcionarse en un esquema en el certificado de calibración.
8.1.2 Calibración de los sitios de medición por el método (C) Las calibraciones en sitios individuales solo en el volumen útil (método (C)) son aceptables sólo a petición expresa del cliente. En este caso, el resultado de la calibración es válido sólo para los sitios de medición analizados y esto se indicará en el certificado de calibración. Se declarará como elemento de calibración: “sitios de medición en la cámara climática ”. La contribución de la inhomogeneidad espacial local en los sitios de medición tiene que ser determinada para cada sitio de medición utilizando dos termómetros colocados a una separación aproximada de 2 cm a 5 cm (se tiene que seleccionar una separación de acuerdo, al menos, con la longitud del sensor activo). Uno de estos termómetros se coloca en la posición definida para la declaración del resultado de la calibración (sitio de medición) y el otro a la distancia necesaria (el resultado de la medición de este termómetro sólo sirve para determinar la inhomogeneidad espacial local y no entra explícitamente en el resultado de la calibración). Si la emisividad de los dos termómetros es significativamente diferente, esta medición también puede servir para determinar el efecto de la radiación, sin embargo, la diferencia determinada entre las temperaturas de los dos termómetros se utiliza en su totalidad para la inhomogeneidad local; por lo tanto, esta contribución contiene los efectos adicionales de radiación. Para eliminar la influencia de la radiación en la determinación de la inhomogeneidad local en el sitio de medición, habría que utilizar dos termómetros idénticos con baja emisividad colocados de 2 cm a 5 cm uno del otro, así como un tercer termómetro con alta emisividad. 2 En la calibración para más de un sitio de medición de acuerdo con el método (C) (sin abarcar un volumen útil), se puede prescindir del uso de dos termómetros en un sitio de medición si la contribución de la incertidumbre, debido a la inhomogeneidad local y la precisión de posicionamiento, se estima de forma apropiada a partir de la diferencia de los termómetros para los sitios de medición individuales. El procedimiento se describirá en el certificado de calibración.
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Nota. Si la medición se lleva a cabo sólo con dos termómetros, la contribución de la incertidumbre llega a ser potencialmente mayor pero el costo es menor que en el procedimiento utilizando tres termómetros para compensarla.
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Las dimensiones del volumen total de la cámara y la posición seleccionada para los puntos de medición tienen que indicarse en un esquema en el certificado de calibración.
8.2 Determinación de la inhomogeneidad espacial 8.2.1 Inhomogeneidad de la temperatura La inhomogeneidad espacial se determina como la desviación máxima de la temperatura de un sitio de medición esquinero o de pared según UNE EN 60068-3-5 o DIN 50011-12, respectivamente, del sitio de referencia (en la mayoría de los casos en el centro del volumen útil). Se lo determinará para todas las temperaturas de calibración. Se analiza la falta de homogeneidad espacial sólo en calibraciones para un volumen útil por el método (A) o (B) (ver el subcapítulo 8.1.1). En las calibraciones de acuerdo con el método (C), se define sólo la inhomogeneidad local para estimar la contribución a la incertidumbre debida a la inhomogeneidad (ver el subcapítulo 8.1.2).
8.2.2 Inhomogeneidad de la humedad La inhomogeneidad espacial se determina como la desviación máxima de la humedad relativa de un sitio de medición esquinero o de pared según UNE EN 60068-3-5 o DIN 50011-12, respectivamente, de la humedad relativa del sitio de medición de referencia (en la mayoría de los casos en el centro del volumen útil). Se lo determinará para todas las humedades de calibración. Para cámaras climáticas vacías, se puede asumir que la humedad absoluta en el volumen útil es homogénea debido a la fuerte circulación de aire. La inhomogeneidad espacial de la humedad relativa se puede entonces calcular a partir de la inhomogeneidad de la temperatura de aire. Esto no se aplicará si hay fuentes de vapor de agua o hundimientos en el volumen útil, si no se asegura una mezcla eficaz del volumen útil o si las fugas de aire producen que haya intercambio de aire con el ambiente. La inhomogeneidad espacial se analiza sólo en calibraciones para un volumen útil utilizando el método (A) o (B), respectivamente.
8.3 Determinación de la inestabilidad temporal La inestabilidad temporal para temperatura y humedad de aire se determina del registro de la variación temporal de temperatura o humedad relativa, respectivamente, durante un período de tiempo de al menos 30 min después de que se han alcanzado las condiciones estáticas y constantes. Se considera que se ha alcanzado las condiciones estáticas y constantes cuando ya no se mide variaciones sistemáticas de temperatura o humedad relativa. Para cámaras climáticas sin circulación de aire, las mediciones pueden llevarse a cabo solamente después de 30 minutos después de haber alcanzado la estabilidad. Para la medición de la inestabilidad temporal, se registrarán al menos 30 valores de medición en 30 minutos a intervalos más o menos constantes de tiempo. Se necesita realizar la medición, al menos, para el centro del volumen útil o para el sitio de medición de referencia, respectivamente, y para cada temperatura de calibración y humedad de calibración. Se analizará la inestabilidad temporal para todos los métodos de calibración.
8.4 Determinación del efecto de la radiación A temperaturas de aire en la cámara climática que difieren de la temperatura ambiente, la pared interior de la cámara siempre tiene una temperatura que varía de la temperatura del aire. Bajo estas condiciones, sin embargo, los cuerpos en el volumen útil no alcanzan la temperatura del aire debido al intercambio de calor por radiación. Esto es válido tanto para las cargas del usuario como para los termómetros utilizados para la calibración. La diferencia entre la temperatura del aire a determinarse y la temperatura de un termómetro dependen de la emisividad de la superficie del termómetro, la dimensión (diámetro ≥ 4 mm) y posición del sensor, velocidad del aire en el sensor, y de la diferencia entre la temperatura del aire y de pared. El efecto de la radiación aumenta con una diferencia incremental. Además, esta influencia aumenta más que proporcionalmente a la temperatura absoluta. A petición del cliente, la influencia de la radiación sobre la desviación de la temperatura de un cuerpo de la temperatura del aire también se puede determinar utilizando un cuerpo de ensayo típico del cliente, un termómetro de baja emisividad o con un escudo de radiación utilizado para medir la temperatura del aire y un termómetro introducido en el cuerpo de ensayo que sirve para medir la
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temperatura del cuerpo. Este método, entonces, sustituye a la determinación del efecto de la radiación. Se lo tiene que describir en el certificado y restringe el resultado a estas condiciones típicas. También es el más adecuado para los clientes que siempre almacenan cuerpos similares en el volumen útil. La radiación puede estimarse por uno de los cuatro procedimientos siguientes: 1. La determinación del efecto de la radiación puede tener lugar mediante la medición de la temperatura en el centro del volumen útil utilizando un termómetro con tan alta emisividad (es decir, ε > 0,6) y un termómetro con una tan baja emisividad (es decir, ε < 0,15) como sea posible. Un preparativo recomendable es el uso de un termómetro con una superficie de níquel pulido (baja emisividad) así como el uso de un termómetro con una superficie de Teflón (alta emisividad); es posible obtener otros pares de termómetros con emisividad significativamente diferente tales como recubrimientos refractivos con superficies de oro o ennegrecidas. La emisividad de ambas superficies del termómetro tiene que ser conocida con suficiente precisión. Se tiene que evitar la oxidación o rugosidad en la superficie especialmente para la obtención de la baja emisividad. El termómetro con baja emisividad indica la temperatura del aire en la cámara de manera aproximada. La temperatura del aire es obtenida por extrapolación a la emisividad ε = 0. La diferencia comprobada entre los dos termómetros es una medida del efecto de la radiación si la temperatura de la pared y la temperatura del aire no son idénticas. 2. La temperatura de aire también puede ser medida con un termómetro protegido de la influenciada de la pared usando un escudo de radiación. Este escudo de radiación tiene que ser ventilado o, por su disposición y diseño, permitir que el termómetro sea expuesto de manera apropiada al aire en circulación. Con el escudo de radiación en posición, el termómetro mide de manera aproximada la temperatura del aire y la “temperatura de radiación”, luego del retiro del escudo de radiación, es decir, la temperatura bajo la influencia de la radiación. La diferencia comprobada entre las dos mediciones es una medida del efecto de la radiación si la temperatura de la pared varía de la temperatura del aire. 3. Una medición de la temperatura de la pared y una medición aproximada de la temperatura del aire usando un termómetro con baja emisividad (ver procedimiento 1) o un termómetro con escudo de radiación (ver procedimiento 2) permite que se estime el efecto de radiación máximo. 4. Para temperaturas de 0 °C a 50 °C, el efecto de la radiación no necesita determinarse de manera metrológica y puede suponerse que hace una contribución máxima de 0,3 K a la incertidumbre de la medición. En caso de que la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura del aire (en la cámara climática) durante la calibración exceda de 30 K, el efecto de la radiación en todo caso será determinado de acuerdo con los procedimientos de 1 a 3 3. Los procedimientos 1 y 2 están dirigidos, de manera tan segura como sea posible, a una medición de la temperatura real del aire. Estos procedimientos no sirven para estimar el efecto de la radiación sobre la temperatura de un cuerpo en el volumen útil. El procedimiento 3 permite, sin embargo, además de la determinación de la temperatura del aire, una estimación en el peor de los casos de la desviación de la temperatura de un cuerpo en el volumen útil de la temperatura del aire. La temperatura real de una carga de ensayo colocada en el volumen útil puede, sin embargo, ser determinada con una incertidumbre tan pequeña como sea posible sólo utilizando un termómetro calibrado en la carga de ensayo. Bajo las condiciones indicadas, el procedimiento 4 provee una estimación para el efecto de la radiación sobre la incertidumbre de la medición. En los métodos de calibración A a C, el efecto de la radiación será tomado en cuenta
3
NOTA. El procedimiento 4 se basa solo en una estimación del efecto de la radiación como una contribución a la incertidumbre de la medición, que es, sin embargo, admisible únicamente si se cumplen las condiciones establecidas. Por lo tanto, el gasto se reduce a expensas de una contribución estimada a la incertidumbre asociada potencialmente mayor.
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La medición con la emisividad más pequeña ( ε < 0,15) se presenta como resultado. Una corrección de los resultados de la medición para el efecto de la radiación a ε = 0 no se realiza pero es posible si lo solicita el cliente (a señalarse en el certificado de calibración).
8.5 Determinación del efecto de la carga Las cámaras climáticas son normalmente calibradas en estado vacío (método (A)). A petición del cliente, pueden, sin embargo, ser calibradas con carga (método (B)). La carga se describirá en el certificado de calibración, y el resultado de la calibración es válido solo para estas condiciones particulares. Este procedimiento será conveniente, en particular, si el cliente siempre opera el elemento de ensayo con carga similar y si esta disposición difiere significativamente de una cámara vacía. Especialmente para cámaras climáticas sin circulación de aire forzado, la distribución espacial de la temperatura puede verse fuertemente influenciada por la carga. En este caso, el efecto de la carga debería entonces analizarse para todas las temperaturas de calibración para el sitio de medición de referencia. En el caso de la calibración por el método (B), el resultado de la calibración se relaciona al estado de carga. La contribución de la carga a la incertidumbre de la medición es tomada en cuenta. (Se lleva a cabo una calibración al menos para el sitio de medición de referencia con y sin carga, y la diferencia máxima se toma como la media anchura de una contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular). En el caso de la calibración por el método (A) y (C), el resultado de la calibración siempre se refiere al estado sin carga. Si el efecto de la carga se analiza a petición del cliente, se toma en cuenta la contribución obtenida en la incertidumbre de la medición. Sin embargo, si el efecto de la carga no se analiza se indicará en el certificado de calibración que la influencia de la carga no está contenida en la incertidumbre de la medición. Esta declaración se resalta, por ejemplo mediante la impresión en letra negrita. Se lo puede omitir solo si se realiza una calibración al menos para el sitio de medición de referencia con y sin carga y la diferencia máxima califica como la media anchura de una contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular. El análisis del efecto de la carga se puede realizar con una carga específica del cliente o utilizando una carga de ensayo, el volumen de este último asciende al menos al 40 % del volumen útil. La carga seleccionada se describirá en el certificado de calibración. Incluyendo la medición de la carga, las siguientes mediciones se llevarán a cabo. En este caso, es un requisito previo que el sitio de medición de referencia se sitúe en el centro del volumen útil (normalizado).
Método de calibración A B C
Sin carga Sitios de Sitios de medición medición de referencia x x x x
Con carga Sitios de Sitios de medición medición de referencia x (x) x x (x)
x = medida de referencia (corrección o desviación de la indicación como resultado en el certificado de calibración) x = medida (para determinar las contribuciones a la incertidumbre e información adicional en el certificado de calibración) (x) = a petición del cliente
8.5.1 Carga activa con disipación de potencia En el caso de carga activa de la cámara climática con disipación de potencia, la disipación de potencia total dentro del volumen de la cámara climática no tiene que exceder de 10% de la potencia necesaria para la calefacción o refrigeración (el valor más pequeño de ambas es decisivo). La potencia tiene que ser generada casi de manera uniforme sobre el volumen útil; de lo contrario, solo la disipación de potencia menor de manera proporcional para las secciones espaciales más pequeñas es admisible (ponderación de la potencia de control de la temperatura de la cámara por la tasa del volumen de la fuente de calor con respecto al volumen útil). La influencia de la disipación de la
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potencia en la distribución de temperatura espacial tiene que determinarse dentro del alcance de las contribuciones a la incertidumbre del efecto de la carga. Esto se lleva a cabo por determinación del efecto de la carga con y sin disipación de potencia (fuentes de calor encendidas y apagadas). La diferencia comprobada se añade a la contribución de la carga a la incertidumbre (ver el capítulo 9.4). En calibraciones por el método (B), la carga tiene que estar activa durante la calibración.
8.6 Calibración de la humedad Para la calibración de la humedad relativa en una cámara climática con circulación de aire, es posible determinar la humedad absoluta o el punto de rocío T d o punto de condensación T f , respectivamente, en el centro del volumen útil y calcular la distribución espacial de la humedad relativa sobre la base de la distribución medida para la temperatura del aire. Este procedimiento debería ser documentado en el certificado de calibración, y las contribuciones resultantes a la incertidumbre tienen que calcularse (para la falta de homogeneidad de temperatura espacial se tiene que tener en cuenta la incertidumbre de la medida de la temperatura). Sin embargo, este procedimiento puede sólo ser aplicado si se cumplen los requisitos de acuerdo con el capítulo 8.2.2. Como una alternativa, también se puede determinar la distribución de humedad en el volumen útil mediante mediciones de la humedad relativa en los sitios de medición en analogía a la determinación de la distribución de la temperatura. La estabilidad temporal se determinará para la humedad relativa en el sitio de medición de referencia. Esta guía no cubre análisis más detallados.
9. CONTRIBUCIONES DE LA INCERTIDUMBRE La incertidumbre que se declarará se compone de: la incertidumbre de la medición de temperatura y humedad relativa usando los equipos de medición de referencia, las incertidumbres derivadas de los dispositivos indicadores de la cámara climática, las contribuciones de las distribuciones temporales y espaciales en el volumen útil, así como los efectos de la carga. Puesto que las cámaras climáticas sirven para lograr temperaturas y humedades del aire definidas, en el certificado de calibración se debería indicar la incertidumbre asignada a las temperaturas y humedades de aire generadas. La temperatura de las piezas de ensayo en el volumen útil puede desviarse significativamente de la temperatura del aire. Cuando se utiliza la cámara climática, el cliente puede, en la mayoría de los casos, determinar la temperatura de las piezas de ensayo con las incertidumbres más pequeñas utilizando un termómetro calibrado. La temperatura de los cuerpos de ensayo definidos y la incertidumbre que se les asigna puede declararse a petición del cliente, especificando exactamente las condiciones de la medición y los cuerpos de ensayo. En caso de que no sea posible determinar las influencias individuales en el resultado de la calibración y la incertidumbre de este último, su máxima contribución posible a la incertidumbre de la medición tiene que ser estimada y tomada en cuenta. Se debería indicar en el certificado de calibración que la respectiva influencia sólo se estima en la incertidumbre declarada. La base/fuente para esta estimación será declarada. Las interpolaciones espaciales de las contribuciones a la incertidumbre no son aceptables. Se tiene que señalar de manera general que las incertidumbres dependen de las condiciones de uso. Por lo tanto, las condiciones de medición para la calibración serán descritas de manera tan completa como sea posible. A menos que las condiciones de uso del cliente varíen sobremanera, las condiciones de calibración deberían ser acordadas antes de la calibración para llegar lo más cerca posible a las condiciones de uso del cliente.
9.1 Inhomogeidad espacial δT inhom; δhinhom La inhomogeneidad espacial se determina como la máxima desviación de la humedad relativa o la temperatura de un sitio de medición esquinero o de pared de acuerdo con UNE EN 60068-3-5 o DIN
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50011-12 respectivamente, del sitio de medición de referencia (en la mayoría de los casos en el centro del volumen útil). Es equivalente a la media anchura de una contribución distribuida de manera rectangular con el valor esperado de 0.
(1) (2) Para las incertidumbres estándar asociadas se obtienen las siguientes ecuaciones:
(3)
(4) La inhomogeneidad espacial será permitida en los métodos de calibración (A) a (C) y para todas las temperaturas y humedades de calibración. Esto es válido para cada punto del volumen total útil en los métodos (A) y (B) y solo para el sitio de medición respectivo en el método (C). El resultado de δT inhom y δhinhom se indica en el certificado de calibración (ver Anexos B y C).
9.2 Inestabilidad temporal δT instab ; δhinstab La inestabilidad temporal se determina a partir del registro de la variación temporal de temperatura o humedad relativa, respectivamente, durante un período de tiempo de al menos 30 minutos después de que se han alcanzado las condiciones de estado estacionario. La desviación máxima mayor a 30 minutos del valor temporal medio se formula como la media anchura de una contribución distribuida de manera rectangular con el valor esperado de 0.
(5) (6) Para las incertidumbres típicas asociadas se obtiene lo siguiente:
(7)
(8) La inestabilidad temporal será permitida para los métodos de calibración (A) a (C) y en todas las calibraciones de temperaturas y humedades y se indicará en el certificado de calibración (ver Anexos B y C).
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9.3 Efecto de la radiación δT radiation Para la estimación de la contribución que el efecto de la radiación tiene en la incertidumbre de la medición se aceptan cuatro procedimientos (ver capítulo 8.4). Las siguientes contribuciones a la incertidumbre resultan para los procedimientos individuales4:
En el procedimiento 1, se debe permitir el 20% de la diferencia determinada como la mitad de anchura de una distribución rectangular como una contribución de la incertidumbre a la temperatura del aire.
(9)
(10)
En el procedimiento 2, se debe permitir el 100% de la diferencia determinada como mitad de anchura de una distribución rectangular como una contribución de la incertidumbre a la temperatura del aire.
(11)
(12)
En el procedimiento 3, se debe permitir el 10% de la diferencia determinada como mitad de anchura de una distribución rectangular como una contribución de la incertidumbre a la temperatura del aire.
(13)
(14)
En el procedimiento 4, se permite 0,3 K como mitad de anchura de una distribución rectangular como una contribución de la incertidumbre a la temperatura del aire.
(15)
(16) En los métodos de calibración (A) a (C), el efecto de la radiación ha de ser tenido en cuenta para todas las temperaturas de calibración. En el certificado de calibración se expresan las diferencias máximas de los respectivos procedimientos determinados para el cálculo de δT radiation es decir, sin los factores de ponderación anteriores para los procedimientos individuales de 0,1 o 0,2, respectivamente. La evaluación de estos valores se hace posible al indicar el método de determinación subyacente.
4
Si no se cumplen los requisitos de acuerdo con el capítulo 8.4 para las emisividades de los termómetros, las contribuciones establecidas a la incertidumbre de la m edición tienen que aumentarse más allá de los componentes declarados.
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9.4 Efecto de la carga δT load; δhload Como contribución a la incertidumbre de la carga, el 20% de la diferencia de la temperatura del sitio de medición de referencia (estado con carga - volumen útil vacío) se expresa como la media anchura de una contribución distribuida de manera rectangular con el valor esperado 0.
(17) (18) Para las incertidumbres estándar asociadas se obtiene lo siguiente:
(19)
(20) En el caso de carga activa con disipación de potencia, se añade la diferencia determinada a la contribución a la incertidumbre de la carga (en estado no activo) como la media anchura de una distribución rectangular. En calibraciones por el método (B), la carga tiene que estar activa durante la calibración. La diferencia de la temperatura del sitio de medición de referencia (con carga y vacío) (sin factor de ponderación de 0,2) se expresa como efecto de la carga en el certificado de calibración (ver Anexos B y C).
9.5 Influencia de las condiciones ambientales δT env; δhenv Las condiciones ambientales predominantes durante la calibración se indican en el certificado de calibración. La influencia de las condiciones ambientales diferentes a las condiciones de calibración (el rango admisible de variación de acuerdo a las especificaciones del fabricante tienen que cumplirse) tienen que estimarse, si es relevante para el uso de la cámara. Si procede, se tiene que indicar las contribuciones adicionales a la incertidumbre de dichas condiciones variables.
9.6 Resolución de los indicadores δT res; δ hhres La resolución de los indicadores para temperatura y humedad relativa se suma como contribución de la incertidumbre distribuida de manera rectangular. La resolución más pequeña es 0,5. Esto representa la media anchura de una contribución distribuida de manera rectangular con expectativa de 0.
9.7 Error de medición de equipos estándar de medición
δT std; δhstd
Esta contribución se obtiene a partir de la estimación parcial para los instrumentos de medición estándar utilizados. con
(21) con
(22)
Al utilizar los termómetros de resistencia como norma, se toma en cuenta el auto calentam iento δT heat. Esto puede ser considerablemente mayor en el aire que en la calibración en baños líquidos. En el caso de las incertidumbres de medición menores a 0,3 K en cámaras climáticas con circulación del aire, o menores a 0,5 K en cámaras climáticas sin circulación de aire, esta contribución se permitirá mediante el uso de diferentes corrientes de medición en la medición o mediante la determinación
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adecuada en la calibración del termómetro de resistencia en aire quieto o en movimiento. Si no es posible una medición con diferentes corrientes de medición, la determinación de la contribución también se puede hacer mediante calibración comparativa en el baño líquido y en aire quieto o en movimiento, respectivamente.
10. RESULTADO DE LA CALIBRACIÓN En el certificado de calibración se declara como resultado la desviación de los valores de referencia medidos de los valores indicados o, alternativamente, corrección del indicador, siendo los valores de referencia relativos al centro del volumen útil. Se declara las condiciones de medición y las incertidumbres de las desviaciones de la indicación o las correcciones de indicación. Para los resultados de las investigaciones adicionales para la caracterización de las condiciones en el volumen útil o en el sitio de medición, respectivamente, se declara las diferencias respectivas de acuerdo a los subcapítulos 8,2 a 8.5. Se tiene que describir claramente los métodos de medida según 8.4 o la carga asignada de acuerdo a 8.5. Si determinadas investigaciones no se pudieran llevar a cabo, esto se señalará claramente en el certificado de calibración. Se tiene que estimar y tomar en cuenta los valores máximos de las respectivas contribuciones a la incertidumbre de la medición. En el certificado de calibración se hará referencia a todas las contribuciones no contenidas en el resultado y en la incertidumbre de la medición. En el certificado de calibración se tiene que hacer referencia al elemento de calibración como "sitios de medición en la cámara climática". El cumplimiento con las tolerancias del cliente y del fabricante se verifican solo a petición del cliente. Un resultado completo de la calibración consta de los siguientes componentes: (para ejemplos, ver los Anexos B y C)
la corrección o desviación de la indicación de la temperatura en el sitio de la medición de referencia (métodos (A) y (B)) o correcciones de indicación de los sitios de medición individuales (método (C)), la corrección o desviación de la indicación de la humedad relativa en el sitio de medición de referencia (métodos (A) y (B)) o correcciones de indicación para los sitios de medición individuales (método (C)),
la incertidumbre para la indicación de la temperatura,
la incertidumbre para la indicación de la humedad relativa,
los resultados detallados de las investigaciones, tales como: o
homogeneidad, estabilidad, efecto de la radiación, temperatura de la pared, etc.
conformidad de la temperatura5
conformidad de la humidad relativa6
las condiciones de la medición
El certificado de calibración se acompaña con una hoja informativa (ver Anexo D) indicando las fuentes específicas de influencia y de error en la aplicación práctica. Esta hoja es una parte integral del certificado de calibración y se enumera como la última página del certificado de calibración.
5
Solo a petición del cliente Solo a petición del cliente
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ANEXO A (Ejemplo) ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN A1. Estimación de la temperatura (ejemplo de la medición de la temperatura con Pt100 como norma) El siguiente modelo se obtiene para la corrección ΔT chamber de la desviación de la indicación de la temperatura T ind de la cámara climática de la temperatura del aire T std medida con las normas del sitio de medición de referencia: (23)
Las siguientes contribuciones resultan para los componentes individuales de la ecuación del modelo: Temperatura medida con el termómetro estándar para todos los sitios de medición i (i = 1 ... N ) y las desviaciones en el sitio i , respectivamente. La contribución a la incertidumbre de tipo A se determina a partir de la desviación estándar del valor medio para las indicaciones de cada lectura del termómetro estándar, varias veces. Si el número de lecturas es pequeño (≤ 10), tiene que ser posible añadir un factor para la distribución t, para permitir los grados de libertad pequeños (ver DKD-3). En el ejemplo, se obtiene 24 mK para la desviación estándar del valor medio. La contribución de tipo B del dispositivo de medición estándar se determina a partir de una sub-estimación para la medición de la temperatura (ejemplo de un Pt100). con
(24)
δT cal :
Desviación desconocida de la medición del termómetro estándar debido a la calibración. El dispositivo de medición estándar para la temperatura es Pt100 con el instrumento de medición asociado. La característica inherente del sensor se ajusta en el instrumento de medición durante la calibración de modo que no se apliquen correcciones a la indicación de la temperatura ( ΔT cal = 0). La incertidumbre de la temperatura se toma del certificado de calibración (U = 50 mK; distribución normal, k = 2).
δT drift:
Se estima, a partir del historial del termómetro, que la incertidumbre de la temperatura debido a la desviación de Pt100 no haya superado 50 mK desde la última calibración (distribución rectangular).
δT res,std:
La resolución del termómetro estándar es de 10 mK. La incertidumbre asociada, por lo tanto, se obtiene como una contribución distribuida de manera rectangular con el ancho de 10 mK.
δT heat:
De la examinación del Pt100 (estándar) en el chorro de aire a diferentes corrientes de medición, se estima que la incertidumbre de la temperatura debido al autocalentamiento del Pt100 no exceda de 50 mK (distribución rectangular).
T ind:
La indicación de la temperatura de la cámara climática se obtiene a partir del valor medio de las lecturas en el período de 30 min. La incertidumbre asociada se forma por la desviación estándar del valor medio de 130 mK (distribución normal, k = 1; para n ≤ 10 se tiene que tener en cuenta un factor de la distribución t de acuerdo a los grados de libertad).
δT inhom:
La falta de homogeneidad de la temperatura se determina a partir de los resultados de medición para los sitios de medición individuales i en relación al sitio de medición de referencia (ver subcapítulo 9.1). La mayor diferencia de todas las temperaturas de la temperatura en el sitio de medición de referencia (en la mayoría de los casos en el
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centro del volumen útil) es 0,8 K (media anchura de la contribución a la incertidumbre distribuida rectangular). δT instab:
La inestabilidad de la temperatura se determina a partir de una serie de mediciones para la localización de la medición de referencia. La mayor desviación en 30 minutos desde el valor medio durante este período es de 0,6 K (media anchura de la contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular; ver el capítulo 9.2).
δT radiation:
La influencia de la radiación sobre la medida de la temperatura se determina por el método 1 (ver subcapítulos 8.4 y 9.3) utilizando dos termómetros con baja y alta emisividad, respectivamente. La diferencia comprobada entre las temperaturas de los dos termómetros es de 5 K. El 20% de este valor se establece como la media anchura de una contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular.
δT load:
Para el sitio de medición de referencia, se mide la temperatura en el cámara climática vacía y con la cámara climática cargada de acuerdo a las especificaciones del cliente. La diferencia es de 0,8 K. El 20 % de este valor se declara como la media anchura de una contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular (ver capítulo 9.4).
δTres:
La resolución de la indicación de la temperatura de la cámara climática es de 0,1 K. Luego, la incertidumbre asociada se obtiene como contribución distribuida de manera rectangular con el ancho de 100 mK.
δTenv:
La desviación de la temperatura causada por diferentes condiciones ambientales durante el funcionamiento (ver el capítulo 9.5). Esta contribución es relevante sólo si las condiciones ambientales son diferentes para la calibración y el funcionamiento, y no se considera en lo siguiente:
Así, se obtiene la siguiente estimación: Cantidad T std
δT cal
δT drift
δT res,std
δT heat
T ind
δT inhom
δT instab
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Descripción
Estimación
Indicación del termómetro 252,22 ° C estándar Calibración del termómetro 0 estándar Desviación del termómetro 0 estándar Resolución del termómetro 0 estándar Auto calentamiento 0 de Pt 100 Indicación de temperatura 250,4 °C de la cámara climática Inhomogeidad de la 0 temperatura Inestabilidad de la 0 temperatura
Incertidumbre estándar
Distribución
Coeficiente de sensibilidad
Contribución a la incertidumbre
24 mK
normal
1
24 mK
25 mK
normal
1
25 mK
29 mK
rectangular
1
29 mK
3 mK
rectangular
1
3 mK
29 mK
rectangular
1
29 mK
130 mK
normal
1
130 mK
462 mK
rectangular
1
462 mK
346 mK
rectangular
1
346 mK
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δT radiation δT load δT res ΔT chamber
Efecto de radiación Efecto de carga Resolución Corrección de indicación
0
577 mK
rectangular
1
577 mK
0
92 mK
rectangular
1
92 mK
0
29 mK
rectangular
1
29 mK
1,8 K
834 mK
La incertidumbre expandida para la calibración de la indicación de la temperatura de la cámara climática en relación con el volumen útil es U = k ⋅ u ( ΔT chamber ) = 2 ⋅ 834 mK ≅ 1,7 K. En esta estimación si una contribución distribuida de manera rectangular, tal como, por ejemplo, la inhomogeneidad, es considerablemente mayor que todas los demás contribuciones, se utilizará un factor de cobertura k ≠ 2 para una probabilidad de cobertura de l 95 %, de acuerdo con DKD-3, ya que así la incertidumbre total no tiene distribución normal. Debido a grados de libertad muy poco eficaces para la incertidumbre estándar del resultado, también es posible que resulte un factor de cobertura k > 2 según el Anexo E de DKD-3.
A2 Estimación para la humedad relativa (ejemplo de la medición de la humedad mediante sensores de humedad capacitivos como estándar): Para la corrección Δhchamber de la desviación de la indicación de la humedad relativa hind de la cámara climática de la humedad relativa hstd, medida con los estándares para el sitio de medición de referencia, se obtiene el siguiente modelo: (25)
Las siguientes contribuciones resultan para los componentes individuales del modelo de ecuación: hstd, δhstd :
humedad relativa medida con el higrómetro estándar para todos los sitios de medición de i (i = 1 ... N) El tipo A de contribución a la incertidumbre se determina a partir de la desviación estándar del valor medio para las indicaciones de cada lectura del sensor de humedad, varias veces. Si el número de las lecturas es pequeño (≤ 10), tiene que ser posible añadir un factor para la distribución-t para permitir grados de libertad pequeños (ver DKD-3). En el ejemplo, la humedad relativa de 0,14 % se obtiene como la desviación estándar del valor medio de las lecturas. La contribución del equipo de medición estándar se determina a partir de una sub-estimación para la medición de la humedad (ejemplo; sensor de humedad capacitivo).
con δ hcal:
(26)
Desviación desconocida de la medida del higrómetro estándar debido a la calibración. Para cada sitio de medición i , el equipo de medición estándar para la humedad relativa es un higrómetro basado en un sensor capacitivo de humedad relativa. La corrección del sensor (δ hcal = - 0,5% r.F.) se determina para la calibración y, junto con la incertidumbre, se la toma del certificado de calibración. ( U = 0,7 %; distribución normal, k = 2)
δ hdrift:
Se estima, a partir del antecedente de los higrómetros, que la incertidumbre de la medición de la humedad debido a la desviación no supera el 1,0 % de humedad relativa desde la última calibración (distribución rectangular).
δ hres,std:
La resolución de la humedad relativa del higrómetro estándar es de 0,1 %. Así, la incertidumbre asociada se obtiene como la contribución distribuida de manera rectangular con ancho de 0,1 %.
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hind:
La indicación de la humedad relativa en la cámara climática se obtiene a partir del valor medio de las lecturas durante el período de 30 min. La incertidumbre asociada se forma mediante la desviación estándar del valor medio (en el ejemplo) de 0,24 % (distribución normal, k = 1; en el caso de ≤ 1 0, se tiene que permitir un factor para la distribución t de acuerdo con los grados de libertad).
δ hinhom:
La inhomogeneidad de la humedad se determina a partir de los resultados de la medición para los sitios de medición individuales i en relación al sitio de medición de referencia (ver el capítulo 9.1). La mayor diferencia de todas las humedades relativas de la humedad relativa en el sitio de medición de referencia (en la mayoría de los casos, el centro del volumen útil) es de 1,8 % (media anchura de la contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular).
δ hinstab:
La inestabilidad de la humedad se determina a partir de una serie de mediciones para el sitio de medición de referencia. La mayor desviación en 30 minutos desde el valor medio durante este período es de 1,2 % (media anchura de la contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular, ver el capítulo 9.2).
δ hload:
Para el sitio de medición de referencia se mide la humedad relativa con la cámara climática vacía y con carga de una manera definida de acuerdo a las especificaciones del cliente (método B). La diferencia es de 2,2 %. El 20 % de este valor se toma como la media anchura de una contribución a la incertidumbre distribuida de manera rectangular (ver el capítulo 9.4).
δ hres:
La resolución de la indicación de la humedad relativa de la cámara climática es 1,0 %. La incertidumbre asociada se obtiene como contribución distribuida de manera rectangular con ancho de 1,0 %.
δ henv:
La desviación de humedad relativa causada por condiciones ambientales diferentes durante el funcionamiento (ver el capítulo 9.5). Esta contribución es relevante sólo si las condiciones ambientales son diferentes para la calibración y el funcionamiento, y no se considera en lo siguiente.
Se obtiene la siguiente estimación:
Cantidad hstd
δhcal
δhdrift
δ hres,std
hind
δhinhom
δT instab
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Incertidumbre Descripción Estimación Distribución estándar Indicación del higrómetro estándar Calibración del higrómetro estándar Desviación del higrómetro estándar Resolución del higrómetro estándar Indicación de la humedad de la cámara climática Inhomogeidad de la humedad Inestabilidad de la humedad
Coeficiente Contribución de a la sensibilidad incertidumbre
52,2 %
0,14 %
normal
1
0,14 %
-0,5 %
0,35 %
normal
1
0,35 %
0
0,58 %
rectangular
1
0,58 %
0
0,03 %
rectangular
1
0,03 %
49 %
0,24 %
normal
1
0,24 %
0
1,05 %
rectangular
1
1,05 %
0
0,69 %
rectangular
1
0,69 %
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δhload
Efecto de carga
0
0,26 %
rectangular
1
0,26 %
δhres
Resolución
0
0,29 %
rectangular
1
0,29 %
Δhchamber
Corrección de indicación
3%
1,51 %
La incertidumbre expandida para la calibración de la indicación para la humedad relativa en la cámara climática en relación con el volumen útil es U = k ⋅ u ( Δhchamber ) = 2 ⋅ 1,51 % ≅ 3,0 %. Si en esta estimación una contribución distribuida de manera rectangular como, por ejemplo, la inhomogeneidad, es considerablemente mayor que todas las demás contribuciones, se utilizará un factor de cobertura k ≠ 2 para una probabilidad de cobertura del 95 % según DKD-3 debido entonces a que la incertidumbre global no tiene distribución normal. Debido a grados de libertad muy poco eficaces para la incertidumbre estándar del resultado, también es posible que resulte un factor de expansión k > 2 según el Anexo E de DKD-3.
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ANEXO B MUESTRAS PARA DECLARAR LOS RESULTADOS DE CALIBRACIÓN DE UNA CÁMARA CLIMÁTICA POR EL MÉTODO (A) O (B) Resultados de medición Temperatura del aire: Ajuste del controlador – temperatura en C
Temperatura estándar en el punto de referencia en °C
Indicación de la temperatura para el objeto calibrado en °C
Corrección de la indicación
Incertidumbre de medición
en K
en K
Estándar de humedad en el punto de referencia Humedad relativa en %
Indicación de la Corrección de la Incertidumbre de humedad para el indicación medición objeto calibrado humedad relativa humedad relativa humedad relativa en % en % en %
Humedad del aire: Ajuste del controlador humedad relativa en %
Otros resultados Distribución espacial: Temperatura del ajuste del controlador
Temperatura - termómetro estándar 9 Sitio de referencia en °C en °C en °C en °C en °C en °C en °C en °C en °C 1
en °C
Humedad relativa del ajuste del controlador
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3
4
5
6
7
8
Humedad relativa en aire - higrómetro estándar
1 en %
2
en %
2
3
en % en %
Incertidumbre de medición
9 4 5 6 7 8 Sitio de referencia en % en % en % en % en % en %
en K
Incertidumbre de medición
en %
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Resultados para la caracterización del volumen de la cámara climática Temperatura Ajuste del controlador en °C
Falta de homogeneidad en K
Humedad relativa Ajuste del controlador en %
Inestabilidad en K
Falta de homogeneidad en %
Efecto de la radiación en K
Inestabilidad en %
Efecto de la carga en K
Efecto de la carga en %
Los valores de temperatura y humedad medidos son valores medios de repetidas mediciones. Las temperaturas del aire declaradas se determinaron usando un termómetro con una emisividad de (ε < 0,15). El efecto de la radiación restante no se corrigió sino que fue permitido en la incertidumbre de medición declarada. Las contribuciones declaradas para la caracterización del volumen representan los rangos máximos de variación de temperatura y humedad, respectivamente, bajo las condiciones de medición declaradas. Los resultados declarados son válidos sólo para el volumen útil de la cámara climática comprendido entre los sitios de medición. Todas las demás partes del volumen de la cámara no se consideran para la calibración. La temperatura del aire y la humedad del aire se obtienen según las relaciones: temperatura del aire humedad del aire
= indicación de la temperatura + corrección de indicación = indicación de la humedad + corrección de indicación
Por favor, refiérase también a la información sobre el uso de cámaras climáticas en la hoja adjunta.
Incertidumbre de medición Las incertidumbres de medición para las temperaturas y humedades relativas se determinaron a partir de las incertidumbres de los estándares, de los procedimientos de valoración aplicados y de las características de las cámaras climáticas examinadas. La incertidumbre de la medición declarada es la incertidumbre expandida que se obtiene de la incertidumbre estándar mediante multiplicación por el factor de expansión k = 2. Se ha determinado según DKD-3. Con una probabilidad del 95 %, el valor del mesurando se encuentra en el intervalo de valores asignados.
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ANEXO C MUESTRAS PARA LA DECLARACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN PARA UN SITIO DE MEDICIÓN EN LA CÁMARA CLIMÁTICA MEDIANTE EL MÉTODO (C) Resultados de la medición Temperatura del aire: Ajuste del controlador – temperatura en C
Temperatura estándar en el punto de referencia en °C
Indicación de la temperatura para el objeto calibrado en °C
Corrección de la indicación
Incertidumbre de medición
en K
en K
Humedad del aire: Ajuste del controlador humedad relativa en %
Estándar de humedad en el punto de referencia Humedad relativa en %
Indicación de la Corrección de la Incertidumbre de humedad para el indicación medición objeto calibrado humedad relativa humedad relativa humedad relativa en % en % en %
Otros resultados para la caracterización de las condiciones en el sitio de medición: Temperatura Ajuste del controlador en °C
Falta de homogeneidad en K
Humedad relativa Controlador de ajuste en °C
Inestabilidad en K
Falta de homogeneidad en K
Efecto de la radiación en K
Inestabilidad en %
Efecto de la carga en K
Efecto de la carga en K
Los valores de temperatura y humedad medidos son valores medios de mediciones repetidas. Las temperaturas del aire declaradas se determinaron usando un termómetro con una emisividad de (ε < 0,15). El efecto de la radiación restante no se corrigió sino que se permitió en la incertidumbre de medición declarada. Las contribuciones declaradas para la caracterización de las condiciones en el sitio de medición representan los rangos máximos de variación de temperatura y humedad, respectivamente, bajo las condiciones de medición establecidas. Los resultados declarados son válidos sólo para el sitio de medición o el volumen de un cubo de borde de longitud máxima de 5 cm en cuyo centro se sitúa el sitio de medición. Todas las demás partes del volumen de la cámara no se consideran en la calibración.
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La temperatura del aire y la humedad del aire en el sitio de medición se obtienen según las relaciones: temperatura del aire = indicación de la temperatura + corrección de indicación humedad del aire = indicación de la humedad + corrección de indicación Por favor, refiérase también a la información sobre el uso de cámaras climáticas en la hoja adjunta.
Incertidumbre de medición Las incertidumbres de medición para las temperaturas y humedades relativas se determinaron a partir de las incertidumbres de los estándares, de los procedimientos de valoración aplicados y de las características de las cámaras climáticas examinadas. La incertidumbre de la medición declarada es la incertidumbre expandida que se obtiene de la incertidumbre estándar mediante multiplicación por el factor de expansión k = 2. Se ha determinado de acuerdo con DKD-3. Con una probabilidad del 95 %, el valor del mesurando se encuentra en el intervalo de valores asignados.
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ANEXO D COMPLEMENTO AL CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN PARA CÁMARAS CLIMÁTICAS Información sobre la calibración y el uso de cámaras climáticas Generalidades A menos que se indique lo contrario en el certificado de calibración, la calibración es válida sólo para la temperatura del aire en el volumen útil vacío de la cámara climática. Bajo condiciones de medición distintas de las indicadas, se puede, en parte, tener en cuenta desviaciones considerables (hasta varios Kelvin) del valor de calibración.
Efectos de la radiación Cuando se utilizan cámaras climáticas en el rango de temperatura por encima de la temperatura ambiente, la temperatura de las paredes de muchos modelos es menor que la del aire. Debido a las pérdidas de radiación, la temperatura del aire entonces es más alta que la temperatura de un termómetro o un objeto de ensayo en el espacio útil. Además, la temperatura del termómetro y la de un objeto (→ "Objeto en el volumen útil") en la cámara climática pueden diferir considerablemente. Especialmente si la emisividad o emitancia ( ε ) del objeto difiere de la del termómetro, se considerarán grandes diferencias. Según la ley de la radiación, la influencia de este efecto aumenta de manera sobre-proporcional a temperaturas más altas. A menor temperatura ambiente, el efecto es inverso pero el impacto es considerablemente menor y, a menudo, insignificante. Según el modelo de la cámara climática, las diferencias de varios grados Kelvin son posibles por encima de los 150 °C.
Objeto en el volumen útil Los objetos en el volumen útil, en general, no asumirán la temperatura dominante del aire durante la calibración porque: 1) las condiciones de carga, a menos que se simule de manera exacta para la calibración, influyen o cambian el campo de temperatura en el volumen útil, 2) la posición, tamaño y material del objeto, en general, no se ajustan a las características del termómetro utilizado para la calibración de la cámara climática, y 3) en términos cualitativos pero no cuantitativos, el objeto y el termómetro se someten a → efectos de la radiación comparables.
Humedad relativa en el volumen útil La distribución de la humedad relativa en el volumen útil puede cambiar considerablemente si hay fuentes de vapor de agua o bajones en el volumen útil, si no se asegura de que haya una mezcla eficaz del volumen útil o si hay fugas que conducen al aire a mezclarse con el medio ambiente.
Incertidumbre de la medición La incertidumbre de la medición declarada es válida sólo si se cumple con las condiciones de medición documentadas en el caso específico. Es válida para la indicación de temperatura o humedad de la cámara climática en relación con la temperatura o humedad relativa del aire en la cámara climática en una posición definida o para un volumen definido.
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Sólo si el estado de carga, los sitio de medición y el volumen útil, respectivamente, son idénticos y si las características del termómetro son similares ( ε < 0,2), puede el valor de calibración reproducirse dentro de la incertidumbre de medición declarada. El efecto de la radiación restante del estándar utilizado, en relación con la cámara climática calibrada aquí, se determinó y permitió en la incertidumbre de la medición. A menos que en el certificado de calibración se declare expresamente, no se aplica una corrección para este efecto.
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APÉNDICE Z BIBLIOGRAFIA DKD-R 5-7:2004, Guideline. Calibration of climatic chambers
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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA Documento: GPE INEN 62
TÍTULO: CALIBRACIÓN DE CÁMARAS CLIMÁTICAS
ORIGINAL: Fecha de iniciación del estudio: 2015-07-11
Código: ICS: 91.140.30
REVISIÓN: La Subsecretaría de la Calidad del Ministerio de Industrias y Productividad aprobó este proyecto de norma Oficialización con el Carácter de por Resolución No. publicado en el Registro Oficial No. Fecha de iniciación del estudio:
Fechas de consulta pública: Comité Técnico de Normalización: Fecha de iniciación: Integrantes del Comité Técnico Nacional:
Fecha de aprobación:
NOMBRES:
INSTITUCIÓN REPRESENTADA:
Otros trámites: La Subsecretaría de la Calidad del Ministerio de Industrias y Productividad aprobó este proyecto de norma Oficializada como:
Por Resolución No.
Registro Oficial No.
