Procedimiento específico: PEM05F CALIBRACIÓN DE MÁQUINAS PARA ENSAYOS SEGÚN ISO Copia No Controlada

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1 Instituto Nacional de Tecnología Industrial Centro de Desarrollo e Investigación en Física y Metrología Procedimiento específico: PEM05F CALIBRACIÓN DE MÁQUINAS PARA ENSAYOS SEGÚN ISO Revisión: Febrero 2015 Este documento se ha elaborado con recursos del Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Sólo se permite su reproducción sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente.

2 PEM05F Lista de enmiendas: Febrero 2015 ENMIENDA DESCARTAR INSERTAR RECIBIDO Nº FECHA CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO FIRMA 1 de 1

3 PEM05F Índice: Febrero 2015 NOMBRE DEL CAPÍTULO REISIÓN Página titular Febrero 2015 Lista de enmiendas Febrero 2015 Índice Febrero 2015 Calibración de máquinas para ensayos según ISO Febrero 2015 Apéndice 1 Febrero 2015 Apéndice 2 Febrero 2015 Apéndice 3 Febrero 2015

4 PEM05F: Febrero Objetivo Establecer la metodología de calibración para máquinas de ensayo físicos de materiales en forma estática y uniaxial. 2. Alcance Se utilizan transductores de fuerza calibrados según ISO 376 (PEM04F), el alcance en capacidad de carga en la calibración de máquinas de ensayo que trabajan en compresión es desde 100N hasta 5MN; mientras que el alcance en las calibraciones en tracción es desde 100N hasta 600 kn. Para capacidades menores a 100N las máquinas en cuestión serán calibradas con pesas, tanto en compresión, como en tracción. Asimismo utilizando pesas, se podrá calibrar hasta 1kN de capacidad máxima. De ser necesario podrán utilizarse transductores de fuerza en rangos de medición inferior a los 100N, previo calibración de los mismos según ISO 376 (PEM04F). 3. Definiciones y abreviaturas Se encuentran en las normas de referencia y las establecidas en el Manual de Calidad de Física y Metrología. Cap Referencias UNE-EN ISO :2006 Materiales metálicos. erificación de máquinas de ensayos uniaxiales estáticos. Parte 1: Máquinas de ensayo de tracción/compresión. Certificación y calibración del sistema de medida de fuerza. ISO 376:2011 Standard, Metallic Materials Calibration of Force-Proving Instruments used for erification of Uniaxial Testing Machines. EURAMET cg-4 version 1.0 ( ), Incertidumbre en Mediciones de Fuerza. Traducida por CEM de España. Evaluación de datos de medición. Guía para la Expresión de la Incertidumbres de Medida. Traducción 1º Ed. Sept CEM de España. ocabulario Internacional de Metrología Conceptos fundamentales y generales, y términos asociados (IM). 1º Edición en español, Responsabilidades 5.1. Del Coordinador de la Unidad Técnica Mecánica Supervisa la realización de estos trabajos, verifica que se cumplan los procedimientos y revisa los resultados Del personal del laboratorio Realiza las calibraciones aplicando el presente procedimiento de calibración, procesando los correspondientes datos y emitiendo el certificado. 6. Instrucciones previas a la calibración 6.1. Recepción de la solicitud de calibración De acuerdo al uso y características de la máquina para ensayos se define con el usuario las pautas para efectuar la calibración: Solicitación, cantidad de escalas y rangos de la misma. Además, se le debe realizar una inspección visual para comprobar su estado de mantenimiento. Es recomendable, siempre que sea posible, realizar una prueba funcional para verificar el correcto funcionamiento, y solicitar, en caso de ser necesario, el manual de operaciones. (er item 6.3 del presente procedimiento). 1 de 4

5 PEM05F: Febrero Selección del Instrumental de referencia De acuerdo a la capacidad de la máquina para ensayos a calibrar se selecciona el o los transductores de referencia con su respectivo amplificador digital, sus dispositivos de amarre rotulados y/o cabezales. Si se puede predecir la clase de máquina a calibrar, el transductor de referencia seleccionado debe ser al menos de la misma clase que la máquina, en caso contrario se seleccionan los transductores de referencia de mejor clase existente en el laboratorio. El listado de instrumentos de referencia son los que figuran en el apéndice 6 del PCM; con adición de las pesas que forman parte de la máquina de pesos suspendidos de 1kN (sólo en casos excepcionales) Inspección general de la máquina para ensayo Antes de comenzar con la calibración, se solicita al técnico especializado de la empresa, información operativa respecto al funcionamiento de la máquina a calibrar. Se deberá cumplir con los siguientes requisitos, basados en el Anexo A y B de la norma de referencia: Inspección isual: a. La máquina funciona adecuadamente y no se ve afectada por desgastes pronunciados, o defectos en los elementos de guía móvil o en las mordazas; b. La maquina no se ve afectada por condiciones ambientales (vibraciones, interferencias eléctricas, efectos de corrosión, variaciones locales de temperatura, etc); c. Las pesas, sensores de medición de fuerza intercambiables, etc; están correctamente identificados. Inspección de la estructura de la Máquina: a. Se debe llevar a cabo un chequeo para asegurarse que la estructura y los sistemas de amarre permitan que la fuerza sea aplicada axialmente. b. En el caso de calibración en tracción verificar la alineación de las mordazas; mientras que en compresión, verificar la planitud de los platos y la ausencia de entallas y protuberancias; también se verifica su paralelismo, o el buen funcionamiento de la rótula superior. En caso de dudas acerca de la plenitud de los platos, pueden colocarse en serie placas rectificadas. Inspección del mecanismo de manejo de la traversa: Se debe verificar que el mecanismo de manejo de la traversa permita una variación suave y uniforme de la fuerza y que se puedan obtener varios valores discretos de fuerza con la suficiente exactitud. Asimismo, deben funcionar los límites de carga para salvaguardar al instrumental de referencia. Notas: El usuario debe verificar que las velocidades de deformación son las requeridas para el ensayo de las probetas en las que se desea determinar sus propiedades mecánicas específicas. El técnico del INTI puede decidir no llevar a cabo la calibración, si considera que la máquina no cumple con las condiciones de seguridad, o que ponga en riesgo al instrumental de referencia Instalación del instrumental de referencia El mismo es instalado verificando que la carga se aplique en forma axial Condiciones ambientales El instrumental de referencia debe permanecer instalado en la máquina y energizado el tiempo suficiente para garantizar la estabilización térmica. La calibración se realiza una temperatura ambiente de entre 10 C y 35 C, y durante cada serie de medición, la variación de la misma debe ser inferior a 2 C. 2 de 4

6 PEM05F: Febrero Calibración Preparación de los protocolos de medición Se confecciona el protocolo de medición utilizando el apéndice Nº 1, seleccionando los valores de fuerza a medir Medición En primer lugar se selecciona una de las siguientes metodologías: a) La carga leída en el indicador de fuerza de la máquina a calibrar es aplicada por la máquina y simultáneamente se registra la fuerza indicada por el transductor de referencia (Máquina Constante). b) La carga leída en el transductor de referencia es aplicada por la máquina y simultáneamente se registra la fuerza indicada por la máquina a calibrar (Referencia constante Real ). Siempre que sea posible se aplicará el método definido en el punto a). Cuando la máquina a calibrar posee varias escalas, la medición se inicia por la escala de mayor capacidad. En máquinas que se calibran en tracción-compresión y cuyo elemento sensor de fuerza actúa en distintas direcciones, se realizarán de ser posible todas las escalas en compresión, y luego todas las escalas en tracción. Esto no es necesario, si el marco de carga trabaja siempre en la misma dirección. En cada escala se efectúan tres precargas a la capacidad máxima de la escala en cuestión. Antes de realizar las precargas en cada escala, se registra la temperatura inicial de calibración. Se realiza la primer serie de medición (carrera 1), con carga creciente únicamente, adoptando la posición del elemento a calibrar como 0º (posición 0º). Se rota el transductor de referencia alrededor de su eje en sentido horario 120º (posición 120º). Se realiza una nueva precarga. En esta condición se ejecuta una segunda carrera de medición con carga creciente únicamente (carrera 2). Por último se rota el instrumento de referencia otros 120º (posición 240º), se precarga y se realiza la tercer carrera creciente y decreciente de medición (carrera 3 y carrera 3 ). Las carreras de medición (carreras ) son efectuadas en condiciones habituales de uso, luego, si se considera necesario, se desarrollarán series complementarias al menos en la escala de menor capacidad para determinar la influencia de los accesorios para uso fuera de lo habitual (ej. aguja de arrastre, graficador, etc.). Al principio de cada serie se ajusta el cero de la máquina y del transductor de referencia y al descargase se registra la lectura del cero, y se registra la temperatura ambiente. Siempre que sea posible se realizará la carrera de reversibilidad, salvo que la misma sea irrelevante, de difícil realización, o a pedido del usuario. Para cada escalón de medición correspondiente a las distintas series, se debe garantizar la simultaneidad de lectura en las respectivas indicaciones. Para máquinas que operan hidráulicamente y calculan la fuerza generada a través de la medición de presión, se debe verificar la misma, en la menor escala posible, en distintas posiciones del pistón Cálculo y análisis de los datos El mismo se realizará con una planilla de cálculo, de modo de obtener los siguientes valores: Determinación del promedio de las indicaciones para cada escalón de carga. Error relativo de exactitud (q) (si aplica). Error relativo de repetibilidad (b). Error relativo de reversibilidad (v) (si aplica). Error relativo de cero (f 0 ). Límite inferior de carga de cada rango. Incertidumbre expandida (U). 3 de 4

7 PEM05F: Febrero Clasificación de la máquina de ensayos según ISO : La misma se realizará en cada punto de calibración y para cada escala de medición; según los valores de la Tabla 2 del punto 7 de la norma ISO Certificado de calibración El certificado de calibración es elaborado en conformidad con el PG05, la norma IRAM 301 y lo establecido en el manual de calidad de Física y Metrología, capítulo 9. Este certificado contiene: Identificación de la máquina para ensayos (marca, modelo, tipo, Nº de serie, etc.) e identificación del elemento sensor - indicador de carga. Ubicación de la máquina. Datos del transductor y del indicador de referencia utilizado en la calibración. Sentido de aplicación de la carga (tracción - compresión), en cada escala. Temperatura de calibración. alores resultantes de la calibración. Clasificación según ISO Observaciones. 8. Registros de la calidad Se conservan, en una carpeta adjunto con la copia de la orden de trabajo, registros manuscritos de las observaciones originales, copia de los certificados emitidos, como así también copia de salida de elementos y demás documentación relacionada, de acuerdo con el Manual de Calidad del Física y Metrología, capítulo Precauciones A los efectos de garantizar la seguridad de los instrumentos utilizados para los ensayos, los mismos son trasladados personalmente por los técnicos del laboratorio de fuerza, o por los medios que estos crean convenientes. El mismo se realiza en vehículos oficiales o de terceros, siendo responsabilidad de los técnicos del laboratorio el acondicionamiento del instrumental en cajas especiales. 10. Apéndices y anexos APÉNDICE Nº TITULO 1 Formulario para elaboración del protocolo de medición 2 Mejor capacidad de medición y balance de Incertidumbre 3 Ejemplo de cálculo de los resultados de calibración 4 de 4

8 PEM05F Apéndice 1: Febrero 2015 Apéndice 1 Formulario para elaboración del protocolo de medición. PEM05F INTI - Física y Metrología N Apéndice 1 Calibraciones / Ensayos externos Parcial CALIBRACIÓN DE MÁQUINAS PARA ENSAYOS s/iso Hoja: Fecha USUARIO Solicitación Tracción Compresión Intervino Revisó Material Cap. Máxima Marca Modelo Nº serie/fabricación Sensor de fuerza: Transductor de fuerza / sensor de presión / dinamómetro a péndulo / dinamómetro a resorte otro: Escala Rango Mínima división Resolución Marca Modelo Accesorios utilizados en la calibración Nº de serie Id. Interna Observaciones Datos del indicador: Analógico Digital Funciona el limitador de carga Si / No Marca Modelo Tipo Nº serie Nº id.interna Posee ajuste de indicación Si / No Datos del graficador Analógico Digital Marca Modelo Tipo Nº serie Divisiones a fondo de escala Resolución Ubicación de la Máquina: Inspección visual (funcionamiento adecuado, condiciones ambientales, identificación) Inspección estructural (axialidad, planitud, paralelismo, articulación) Inspección traversa (aplicación suave y uniforme, límites de carga) Otros datos / Observaciones de la máquina de ensayos / Constantes de ajuste Si / No Si / No Si / No Datos del instrumental de REFERENCIA Transd Capacidad Nº serie Indicador Nº serie Pesas Masa clase 1 Termohigrómetro Juego de 2

9 PEM05F Apéndice 1: Febrero 2015 O capacidad arras co Temp.Inicial C RE Fecha Hoja: Parcial N Co Temperatura final de cada serie HR (%) Ind 1 (hp Pr C gra con Carrera 3' Carrera 3 Carrera 2 ALOR REF Carrera 1 REF tra a c C m máq de alo Pun Compresión Tracción Escala / Rango Resolución relativa al 20% Solicitación MÁQ Méto PR R I U CALIBRACIÓN DE MÁQUINAS PARA E Calibraciones / Ensayos externos INTI - Física y Metrología A P 2 de 2

10 PEM05F Apéndice 2: Febrero 2015 Apéndice 2 Mejor Capacidad de Medición y Balance de Incertidumbre. La mejor capacidad de medición se determina individualmente para cada transductor de trabajo del laboratorio. Se alcanza la clase 1 según norma ISO ; en caso de ser necesario, y utilizando los transductores de referencia, se puede alcanzar la clase 0,5 en el rango de hasta 5MN. Como ejemplo se presenta la siguiente planilla de cálculo: ) - refv 0,0612 0,0612 0,0740 0,1206 0,1206 0,1506 0,1507 w(f com stand Inc - -0,0004-0,0005-0,0006-0,0008-0,0013-0,0025-0,0042 resolución w ) resol stan Inc RefTra w(temp ) RefTra w(drift ) tem stan Inc Inc s 0,0300 0,0300 0,0365 0,0600 0,0600 0,0750 0,0750 0,0000 RefTra w(f stand Inc 0,060 0,060 0,073 0,120 0,120 0,150 0,150 % la re In -1, , , , , , , ,00000 m/ alor refer 0,0 kn 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,000 3,000 la m 1 de 1

11 PEM05F Apéndice 3: Febrero 2015 Apéndice 3 Ejemplo de cálculo de los resultados de medición. Utilizando una planilla de cálculo se determinan los resultados de medición. Se presenta un ejemplo de cálculo de errores y clasificación según la norma de referencia: Cálculo de los errores ISO Sin considerar la verificación de accesorios Fi F q b v a alor indicado por la máquina alor de referencia Clasificación según norma de referencia Error relativo de exactitud Carreras Error relativo de repetibilidad Error relativo de reversibilidad Resolución relativa kn kn % % % % 0, ,00 2,992 0,28 0,44-0,14 3,333 5,00 4,987 0,26 0,36-0,13 2,000 10,00 9,975 0,25 0,32-0,18 1,000 15,00 14,963 0,25 0,17-0,07 0,667 20,00 19,943 0,29 0,13-0,05 0,500 25,00 24,926 0,30 0,12-0,04 0,400 30,00 29,932 0,23 0,36 0,00 0,333 alor indicado por la máquina Incertidumbre del patrón Error relativo de exactitud Error relativo de repetibilidad Error relativo de reversibilidad Resolución relativa Error máximo de cero Clase de la máquina según ISO , ,00 1 0,5 0,5 0,5 SIN CLASE 0,5 SIN CLASE 5,00 1 0,5 0,5 0,5 SIN CLASE 0,5 SIN CLASE 10,00 1 0,5 0,5 0,5 2 0,5 2 15,00 1 0,5 0,5 0,5 2 0,5 2 20,00 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5 25,00 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5 30,00 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5 Cálculo de la incertidumbre de calibración alor indicado por la máquina Repetibilidad Carreras Resolución Incertidumbre combinada standard Incertidumbre expandida Incertidumbre expandida con carga decreciente kn w (b) [%] w (a) [%] w tra [%] W [%] W'[%] 0, ,00-0,1320 0,9623 0,9742 1,9484 2,7554 5,00-0,1071 0,5774 0,5920 1,1840 1, ,00-0,0934 0,2887 0,3094 0,6187 0, ,00-0,0510 0,1925 0,2080 0,4160 0, ,00-0,0401 0,1443 0,1543 0,3086 0, ,00-0,0354 0,1155 0,1246 0,2492 0, ,00-0,1074 0,0962 0,1474 0,2949 0, de 1