Instrumentación Industrial III CICLO Laboratorio 14 “Medidor de PH, Patrones de calibración”
Integrantes: Carita Condorhuaman José Carlos Chilón Cabanillas Antoni Alfonso Ludeña Quispitito Quispitito Marco Marco Antonio Ponce de León Basauri Paulo Alonso Sección: “C”
Ma rtínez Sarmiento Profesor: Heberth Martínez Fecha de realización: realización: 23 de noviembre Fecha de entrega: entrega: 25 de noviembre
2017-2
Índice 1.
Introducción ............................... ................................................. ................................... .................................. ................................... ..................... ... 2
2.
Marco teórico ................................... .................................................... .................................. .................................. ................................ ............... 3 a.
Balanza de pesos peso s muertos Tipo T - AMETEK................................................................... AMETEK...................................................................3
b.
Calibrador de pozo seco .............................................. .................................................................................. ................................................... ...............4
c.
Calibrador de cuerpo negro ................................... ...................................................................... ........................................................ .....................4
d.
Calibrador patrón de presión p resión manométrica .......................................................... ................................................................... .........5
3.
Procedimiento.......................... Procedimiento........................................... .................................. .................................. .................................. ........................ ....... 6 e.
Calibrador de peso muerto ............................................................................................ ............................................................................................6
f.
Calibrador de pozo seco .............................................. .................................................................................. ................................................... ...............7
g.
Calibrador de cuerpo negro ................................... ...................................................................... ........................................................ .....................8
h.
Calibrador patrón de presión p resión manométrica .......................................................... ................................................................. ....... 10
i.
Medición de pH................................................ pH.................................................................................. ............................................................ ..........................11
j.
Calibración de un u n electrodo ele ctrodo de pH p H ................................................................... ............................................................................... ............16
4.
Observaciones.......................... Observaciones........................................... .................................. .................................. .................................. ...................... ..... 18
5.
Conclusiones .................................. ................................................... .................................. .................................. ................................. ................ 18
6.
Aplicaciones ............................... ................................................. ................................... .................................. ................................... .................... 18
7.
Recomendaciones ................................... ................................................... .................................. ................................... ........................ ....... 19
8.
Bibliografía ................................. .................................................. .................................. .................................. ................................... .................... 19
1 | Medidor de PH , patrones de de calibración
1. Introducción Hoy en día la calibración de los instrumentos de medidas usados en la industria, se ha vuelto indispensable y más aún en la industria médica, química y alimenticia en los cuales es de vital importancia tener concentraciones exactas de algún medicamento, reactivo o conservantes es así que en el presente laboratorio hablaremos acerca de la calibración mediante distintos instrumentos patrones, entre los cuales tenemos el calibrador de pozo muerto, calibrador de pozo seco, de cuerpo negro, de presión manométrica , etc. De los cuales se hablará con más profundidad durante el desarrollo de este laboratorio, también cave aclarar que la calibración no es más que una comparación entre las medidas realizadas con la medida del instrumento patrón.
2 | Medidor de PH , patrones de calibración
2. Marco teórico Teniendo en cuenta que la calibración de un instrumento involucra la comparación de la lectura del instrumento que se está calibrando con la lectura generada por un instrumento de referencia (o patrón), bajo determinadas condiciones. A continuación, vamos a ver una pequeña descripción de los instrumentos usados en el presente laboratorio. a. Balanza de pesos muertos Tipo T - AMETEK Esta balanza de pesos muertos hidráulica Tipo T está diseñada para brindar una exactitud de laboratorio a un equipo que está diseñado para soportar ambientes industriales , también esta diseñado para usarse como patrón primario ( calibrador de peso muerto) y puede usarse con agua/alcohol o aceites hidráulicos. También es importante mencionar que este instrumento cumple con la certificación de NIST (National Institute of Standards and Technology) y la Norma ISO 9001, la cual estandariza y especifica los requisitos para un buen sistema de gestión de la calidad.
Figura 2.0: Calibrador de peso muerto tipo T (AMATEK) Recuperado de: https://www.midebien.com/PDF/Ametek/Balanzas/Especificaciones-balanza pesos-muertos-TipoT-Ametek.pdf
Figura 2.1: Funcionamiento del calibrador de peso muerto tipo T (AMATEK) Recuperado de: https://www.midebien.com/PDF/Ametek/Balanzas/Especificaciones-balanza pesos-muertos-TipoT-Ametek.pdf
3 | Medidor de PH , patrones de calibración
Funcionamiento:
•
Al ingresar presión mediante la palanca manual esta viaja y llega hasta 3 diferentes puntos (instrumento bajo prueba, instrumento patrón y la pesa patrón) con un mismo valor, al llegar con un mismo valor esto nos permite comparar y calibrar el instrumento bajo prueba. b. Calibrador de pozo seco Genera altas temperaturas utilizando resistencias calefactoras controladas mediante sensores tipo termopar. La transmisión del calor depende del material de los bloques utilizados: Por conducción: Cuando se utilizan metales (buenos conductores del calor) como el acero, bronce o aluminio. Por Radiación: Cuando se utilizan cerámicas (altas temperaturas) •
•
Figura 2.2: Funcionamiento del calibrador de pozo Fuente: Google imágenes
c. Calibrador de cuerpo negro Este instrumento está diseñado para la calibración de la instalación fija de cualquier pirómetro ( Dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella también se suele llamar así a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados Celsius ),
cámara termográfica y termómetros portátiles. Este equipo esta suministrado con un certificado de calibración rastreable, la salida del termómetro bajo prueba se compara con la temperatura de la fuente medida por un termómetro de resistencia de platino en los momentos en que se requieren estándares nacionales. Este producto cumple con la corriente de directiva europea relacionado a la compatibilidad electromagnética y seguridad industrial (EMC directiva 89/336/ECC). Directiva de baja tensión 78/23/EEC)
4 | Medidor de PH , patrones de calibración
Figura 2.3: Calibrador de cuerpo negro P550P(LANDCAL) Recuperado de: https://www.landinst.com/products/landcal-p550p-low-temperature-
portable#
Nota: La EMC Es la capacidad de los equipos y sistemas para funcionar correctamente sin degradación o mal funcionamiento en el ambiente electromagnético, para el cual están diseñados. Además, el equipo o sistema no debería afectar la operación de cualquier otro equipo o sistema, ni a su vez ser negativamente afectado por estos.
d. Calibrador patrón de presión manométrica Este calibrador neumático portátil es un banco de pruebas de vacío de presión que se encuentra en su totalidad en un maletín de transporte. El panel frontal tiene capacidad para el manómetro de precisión, todas las conexiones de presión, dos controles del regulador de aire y una válvula selectora. Con la válvula selectora, se pueden aplicar tres presiones de prueba diferentes individualmente al medidor. Tiene una alta sensibilidad y precisión, el mecanismo está construido para resistir el manejo normalmente asociado con la calibración in situ de la instrumentación neumática.
Figura 2.4: Calibrador patrón de presión manométrica Recuperado de: http://cdn2.bigcommerce.com/n63unu/6rm2ico/products/24259/images/11312/wika-wallace-tiernan-65-120-portable-pressurecalibrator__88932.1417796122.690.588.png?c=2
5 | Medidor de PH , patrones de calibración
3. Procedimiento e. Calibrador de peso muerto
Figura 3.0: A la izquierda se observa un calibrador de peso muerto tipo T (AMATEK) y a la derecha tenemos su placa de características Fuente: Propia (Foto tomada durante el desarrollo del laboratorio)
Marca
AMETEK
Características del calibrador Modelo
T-50
Nro. de serie
14817 Características
Intervalo de presión Exactitud Precisión Incrementos (bajo-mínimo) Incrementos (alto - min)
De 10 a 15 000 psi de ±0.100 %, ±0.025 %, y ±0.015 % de la lectura ± 0.015% rdg 5 psi, 0.5 kg / cm^2, 0.5 bar, 50 kPa 50 psi, 5 kg / cm^2, 5 bar, 500 kPa Acción de palanca, accionada a mano y doble bomba Fuente de presión hidráulica de volumen Medio Mezcla de agua destilada / alcohol (estándar) o aceite AAA Capacidad del depósito 1.23 l / 75 in^3 Desplazamiento (rango alto) 2.8 a 3.2 cm^2 / 0.17 a 0.20 in^3 por golpe Desplazamiento (rango bajo) 0.30 a 0.40 cm^2 / 0.018 a 0.024 in^3 por golpe Conexiones de prueba 1/4 "NPT, 1/2" NPT, 7/16 UNF, 1/4 "BSP y 1/2" BSP aleación dura, no magnética (unidades imperiales), acero inoxidable (± 0.015% modelos imperiales y métricos), Material de peso aluminio (conjuntos pequeños de peso incremental) Unidades de ingeniería psi, kg / cm2, bar, kPa Juegos de pesas De 25 kg a 95.3 kg / 55 a 210 lb Error permisible De 0.1 psi a 10 psi, ± 0.1 psi a 100 psi y ± 1.0 psi a 1,000 psi Peso (probador y caja) 22.7kg Peso estable 25 a 95,3 Kg Tabla 3.0: Características principales del calibrador de peso muerto Datos recuperados de: https://www.midebien.com/PDF/Ametek/Balanzas/Especificacionesbalanza-pesos-muertos-TipoT-Ametek.pdf
6 | Medidor de PH , patrones de calibración
f. Calibrador de pozo seco Calibración de una termocupla tipo j
Figura 3.1: Conexión de una termocupla y el calibrador de pozo seco. Fuente: Propia
Figura 3.2: Comparación entre la medida del calibrador y la termocupla. Fuente: Propia
Figura 3.3: Placa de características del calibrador de pozo seco. Fuente: Propia
7 | Medidor de PH , patrones de calibración
Marca
AMETEK
Características del calibrador Modelo
ATC-650B
Nro. de serie
582758-01220
Características
Voltaje de alimentación Potencia de Consumo Máxima Frecuencia Consumo (Máximo) Rango de temperatura Estabilidad Entrada de transmisor Tiempo de Estabilidad Precisión Resolución Homogeneidad Radial Inmersión de Profundidad Diámetro Tiempo de Calentamiento Tiempos de Enfriamiento Salida del Transmisor Rango Peso
115 VAC (100-127) y 230 VAC (200-254) 1150 VA 45 – 65 Hz 1150 VA 50° - 650°C (122° - 1202°F) +/- 0.03°C (+/- 0.06°F) Rango = 0 – 24 mA Precisión = +/- 0.005% 10 minutos ± 0,11 ºC / +0,20 ºF 1º ó 0, 1º ó 0,01º 0,05 ºC / 0,09 ºF 150 mm / 5,9 in 30 mm / 1,18 in 50°-650° (122° - 1202°F) ……27 minutos 650° - 100°C (1202° - 212°F) ……43 minutos 650° - 50°C (1202° - 122°F) ……… 68 minutos Voltaje 24VDC +/-10% Corriente 25 mA (máximo) 0-24 mA 12.1 kg /26.7 lb
Tabla 3.1: Características principales del calibrador de pozo seco Datos recuperados de: http://www.bbinstruments.com/downloads/ATC_156_157_320_650_SSCP-2285-US.pdf
g. Calibrador de cuerpo negro
Figura 3.4: A la izquierda se observa un calibrador de cuerpo negro y a l a derecha tenemos su placa de características Fuente: Propia
8 | Medidor de PH , patrones de calibración
Figura 3.5: A la izquierda se observa un pirómetro de marca FLUKE y a la derecha observamos el momento de la calibración del pirómetro Fuente: Propia
Figura 3.6: Calibración del pirómetro con el calibrador de cuerpo negro Fuente: Propia
Marca
Características del calibrador de peso muerto Modelo Nro. de serie
LANDCAL
P550P
29297-5
Características
Max. rango de temperatura Temperatura recomendada Velocidad de calentamiento Dimensiones Emisividad Controlador Incertidumbre de PRT Requisito de potencia Consumo de energía Dimensiones Peso Potencia Amperaje máximo Frecuencia Longitud Interna
50 a 550 ° C / 120 a 999.9 ° F 100 a 500 ° C / 210 a 930 ° F 60 min (aprox.) A 500 ° C / 930 ° F 65 mm / 2,6 pulgadas de diámetro x 160 mm / 6.3 pulgadas > 0.995 Euritermo con interfaz serie RS 232C <± 0.2K / 0.4 ° F 110 / 120V a.c. o 220 / 240V a.c., 50 a 60 Hz 0.8 a 1.0kVA 315 x 260 x 185 mm /12.4 x 10.2 x 7.3in (L x A x H) 11kg / 24.2 (neto) /13kg/28.6lb (bruto) 1000 W 5A 50 Hz 160 mm
Tabla 3.2: Características principales del calibrador de cuerpo negro Datos recuperados de: https://www.landinst.com/documents/1235?1498463043
9 | Medidor de PH , patrones de calibración
h. Calibrador patrón de presión manométrica
Figura 3.7: Calibración de un manómetro. Fuente: Propia
Figura 3.8: calibración de un manómetro con el calibrador de presión manométrica. Fuente: Propia
Figura 3.9: Placa de características del calibrador de presión manométrica. Fuente: Propia
10 | Medidor de PH , patrones de calibración
Marca
Características del calibrador de peso muerto Modelo Nro. de serie
WIKA
65-2000
0711013
Características
Precisión Longitud de escala
0.066% FS 45 pulgadas (1140 mm) Escala dual calibrada de -100 a 850 "de agua y -3.6 a 30.6 Distancia psi En el dial, la escala externa dice "100 a 0 a 850" de agua con graduaciones cada 1.0 ": la escala interna indica -3.6 Rango y calibración a 030.6 psi con graduaciones cada 0.05 psi. Repetibilidad 0.03% de escala completa Sensibilidad 0.01 de escala completa Histéresis 0.1% de escala completa El máximo es 0.1% de la escala completa por 10 ° C / 50 Efecto de temperatura ° F cambia de 23 ° C / 73.4 ° F Diámetro de marcado 8 1/2 "(215 mm) Aluminio anodizado con cubierta de esfera de vidrio Caja de indicadores templado Presión de la caja 35 psi (2.5 bar) como máximo Tasa máxima de fuga de casos No excederá 1.03 X 10-7 std cc / sec o 0.018 psi / hr Calibración de doble escala para rango estándar Tabla 3.3: Características principales del calibrador patrón de presión manométrica Datos recuperados de: http://www.bucksales.com/wika/wika_calibration/datsheets-calibration products/DS-65-120.pdf
i. Medición de pH •
Pasos a seguir
1. Se debe alimentar el medidor con 6 V. 2. Para calibrar el medidor debe usarse los buffers, estas sustancias ya contienen un pH determinado. 3. Antes de colocar el electrodo, debemos limpiarla usando la botella de agua destilada. De esta manera evitamos que los líquidos se mezclen y nos den un pH equivocado. 4. Luego debemos colocar el electrodo en una botella de buffer y regular con las perillas de Slope y Set hasta que salga el pH correcto. No debemos olvidar de girar la perilla Temp °C para compensar la temperatura que debe estar aproximada a la temperatura ambiente.
11 | Medidor de PH , patrones de calibración
Electrodo Agua destilada
Buffers Slope
Alimentación Set
Figura 3.10: Partes del medidor de pH. Fuente: Propia
Figura 3.11: Etiqueta y placa de características del medidor de pH
Fuente: Propia
5. Una vez calibrado el medidor, utilizaremos distintas sustancias y mediremos su pH.
12 | Medidor de PH , patrones de calibración
Sustancia Lejía Coca Cola Agua Café Frugos Volt Sporade Powerade
pH 11.1 2.5 6.5 5 3.5 3 3.1 3
Tabla 3.4: pH de algunas sustancias medidas en el laboratorio Fuente: Propia
Figura 3.12: Líquidos que nos sirvieron para hacer la medición de pH
Fuente: Propia
Figura 3.13: Medición de pH en lejía.
Fuente: Propia
13 | Medidor de PH , patrones de calibración
Figura 3.14: Medición de pH en gaseosa Coca Cola
Fuente: Propia
Figura 3.15: Medición de pH en café.
Fuente: Propia
Figura 3.16: Medición de pH en sporade
Fuente: Propia
14 | Medidor de PH , patrones de calibración
Figura 3.17: Medición de pH en frugos.
Fuente: Propia
Figura 3.18: Medición de pH en volt.
Fuente: Propia
Figura 3.19: Medición de pH en powerade
Fuente: Propia
15 | Medidor de PH , patrones de calibración
j. Calibración de un electrodo de pH Como los electrodos de vidrio de pH miden la concentración de H+ relativa a sus referencias, tienen que ser calibrados periódicamente para asegurar la precisión, Por eso se utilizan buffers de calibración (disoluciones reguladoras de pH conocido).
1. ¿Cómo es calibrado un electrodo de pH? • •
Use siempre buffers nuevos y fiables Lave y seque el electrodo entre los buffers
CALIBRACIÓN DEL PUNTO CERO y AJUSTE DEL SLOPE
Figura 3.20: Calibración del punto cero y ajuste del slope.
Fuente: Propia
Figura 3.21: Calibración del punto cero y ajuste del slope en el laboratorio
Fuente: Propia
16 | Medidor de PH , patrones de calibración
Figura 3.22: Limpieza del electrodo con agua destilada Fuente: Propia
2. pH que presentan algunas sustancias corrientes Soluciones Jugos Gástricos Limones Vinagre Refrescos Vino Naranjas Tomates Lluvia Ácida Orina Humana Leche De Vaca Saliva (Reposo) Agua Pura Saliva (Al Comer) Sangre Humana Huevos Frescos Agua De Mar Disolución Saturada De Bicarbonato De Sodio Pasta De Dientes Leche De Magnesia Amoníaco Casero
pH 2,0 2,3 2,9 3,0 3,5 3,5 4,2 5,6 6,0 6,4 6,6 7,0 7,2 7,4 7,8 8,0 8,4 9,9 10,5 11,5
Tabla 3.5: pH de algunas sustancias corrientes
17 | Medidor de PH , patrones de calibración
4. Observaciones 3. Al realizar el proceso de calibración en el calibrador de pozo seco se tiene que esperar un tiempo para que se establezca la medida patrón y así poder hacer una comparación adecuada. 4. El instrumento que adquirimos o usamos en la industria como patrón de calibración debe cumplir con todas las normas y estándares internaciones 5. Los instrumentos patrón usados para calibración en el laboratorio de instrumentación, deben ser enviados periódicamente a los laboratorios de metrología para su recalibración o re-estandarización, donde su exactitud es revisada comparándola con otro patrón. 6. Para una mayor exactitud en la calibración es recomendable llevarlo a los laboratorios del INACAL. 7. La balanza de peso muerto tipo T es usada como un patrón de calibración muy fiable gracias a su alta precisión.
5. Conclusiones •
•
•
•
•
Una calibración consiste en revisar y ajustar un instrumento de medición para que los valores que indique sean los correctos. Un patrón o calibrador estándar es un instrumento que se usa como referencia para calibrar los instrumentos, por ende, son de mayor costo y requieren mayores cuidados. El clima es un factor medioambiental que influye en gran parte en las medidas de calibración que se realiza a un determinado equipo Un patrón de calibración nos permite verificar las correctas medidas de los instrumentos bajo prueba, sin embargo, esto no quiere decir que el instrumento calibrado esté libre de imperfecciones ya sean mecánicas o eléctricas. Los instrumentos patrón nos permiten identificar si un instrumento bajo prueba está entregando valores de medición de acuerdo a su margen de error.
6. Aplicaciones Calibrador de peso muerto •
Se usa como patrón para saber si los manómetros están calibrados de manera correcta.
Calibrador de pozo seco •
Este aparato se usa como patrón para saber si una termocupla o RTD están calibradas correctamente.
Calibrador de cuerpo negro •
Se usa para calibrar pistolas infrarrojas de temperatura.
Calibrador patrón de presión manométrica •
Se usa para saber si un manómetro esta correctamente calibrado.
Medidor de pH • •
Se puede usar para medir el pH de cada tipo de sustancia química. También puede ser calibrado mediante una botella de buffer, que ya tiene un pH preestablecido
18 | Medidor de PH , patrones de calibración
7. Recomendaciones •
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Supervisar los equipos del laboratorio que este en óptimas condiciones para poder realizar las medidas necesarias de una manera adecuada. Al utilizar los buffers para medir el pH se debe evitar mezclarlos debido a que cada uno de ellos tiene una determinada concentración de químicos. No se debe sobrepasar los límites de medición del instrumento, puesto que con estas acciones se reduce el tiempo de vida del equipo. Los instrumentos patrón son instrumentos muy sensibles por lo que su manipulación debe ser en extremo cuidadosas. Una recomendación, según la experiencia vivida, es: prestar mucha atención a las indicaciones del profesor antes del laboratorio.
8. Bibliografía •
Creus A. (2006). Instrumentación Industrial. Sexta edición. Editorial
•
Alfaomega. México D.F. Recuperado del sitio web LAND-AMATEK de equipos industriales:
•
•
https://www.landinst.com/documents/1235?1498463043 Recuperado del sitio web Helping People Measure, Control & Calibrate: http://store.flw.com/products/wika-high-precision-portable-pressure-calibratorseries-65-120.html#desc-tab Recuperado del sitio web BSI CONTROLS : http://www.bucksales.com/wika/wika_calibration/65-120.html
19 | Medidor de PH , patrones de calibración
