ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE PARA LA CALIBRACIÓN DE UN TERMÓMETRO DIGITAL, EN EL INTERVALO DE TEMPERATURA DESDE 0 C A 300 C

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1 ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE PARA LA CALIBRACIÓN DE UN TERMÓMETRO DIGITAL, EN EL INTERVALO DE TEMPERATURA DESDE 0 C A 300 C Roberto Figueroa M. Jefe Laboratorio CIDE-USACH Universidad de Santiago de Chile

2 Introducción Es común que en metrología cuando se escucha la palabra estimar la incertidumbre de medida nos estremezcamos por solo imaginar la supuesta complejidad

3 Incertidumbre Según la definición del VIM [1], la incertidumbre de medida o medición es: Parámetro no-negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza.

4 Incertidumbre En términos muy sencillos, la incertidumbre de medida se puede definir como la duda que se tiene sobre la veracidad de un valor que se determina (o mide).

5 Descripción del problema El ejemplo propuesto a continuación corresponde al presupuesto de incertidumbre asociado a la calibración de un sistema termométrico digital. Se determinará el error de indicación del calibrando a la temperatura de 100 C y su incertidumbre expandida (k=2) asociada a la calibración.

6 Descripción del problema Determinar el error de indicación del calibrando a la temperatura de 100 C y su incertidumbre expandida (k=2) asociada a la calibración.

7 MODELO DE MEDICIÓN Donde; t CAL : es la indicación del termómetro bajo calibración t REF : es la indicación del termómetro de referencia δt FC : es el aporte asociado al medio isotérmico usado durante la calibración

8 Hemos establecido algunos factores de influencia que afectan a la incertidumbre final que será reportada, producto del proceso de calibración.

9 PRESUPUESTO DE INCERTIDUMBRE La incertidumbre expandida de medida estará dada por la incertidumbre estándar combinada multiplicada por el factor de cobertura k=2: μ(e) = μt + μδt ( ) + μt + μδt ( ) + μ t + μδt ( ) + μδt

10 Evaluación de los factores de influencia. A modo de ejemplo práctico, analizaremos la calibración de un termómetro digital a una temperatura nominal de 100 C

11 Consideraciones a) serán registradas 5 medidas para ambos termómetros (fuente de calor estable en 100 C), b) el termómetro digital tiene una resolución de 0,01 C, c) el termómetro patrón tiene una resolución de 0,001 C, d) el certificado de calibración del termómetro patrón indica una incertidumbre de 0,015 C (k=2) en 100 C, e) la fuente de calor ha sido caracterizada y su no homogeneidad en 100 C es conocida.

12 Incertidumbre de repetibilidad del termómetro bajo prueba t CAL ; la temperatura promedio de 5 mediciones tomadas en él calibrando es 99,99 ºC y la correspondiente desviación estándar es 0,02 ºC. μt = sn = 0,02 C 5 = 0,009 C

13 Incertidumbre de resolución del termómetro bajo prueba δt CAL(I) ; la mínima división de escala del calibrando es 0,01 ºC. μδt ( ) = 0,01 C = 0,0029 C 2 3

14 Incertidumbre de repetibilidad del termómetro de referencia t REF ; la temperatura promedio de 5 mediciones tomadas en el patrón de referencia es 100,050 ºC y la correspondiente desviación estándar es 0,015 ºC. μt = sn = 0,015 C 5 = 0,0067 C

15 Incertidumbre de resolución del termómetro de referencia δt REF(I) ; la mínima resolución del patrón de referencia (sistema termométrico digital) es 0,001 ºC μδt ( ) = 0,001 C = 0,0003 C 2 3

16 Incertidumbre del termómetro de referencia en el punto 100 C, del certificado de calibración t REF ; de acuerdo al certificado de calibración del patrón de referencia, a la temperatura actual de medición (100 C) la incertidumbre expandida reportada para este punto es de 15 mk con k=2 (Nota: cuando un termómetro patrón es calibrado según los lineamientos de la Escala Internacional de Temperatura de 1990, solo es considerada la incertidumbre). μ t = 0,015 C 2 = 0,0075 C

17 Incertidumbre de la deriva del termómetro de referencia δt REF(D) ; el valor de la incertidumbre de la deriva del patrón se asume el valor de la incertidumbre de calibración del patrón, siempre y cuando en las verificaciones intermedias realizadas en el punto del hielo no superen este valor. μδt ( ) = 0,015 C 2 = 0,0075 C

18 Incertidumbre de la estabilidad del medio isotérmico δt FC ; Estos valores son conocidos desde estudios de caracterización y su máxima desviación corresponde a 0,1 C. (Gradientes axiales y radiales) Este valor es extraído del certificado de calibración del medio isotérmico, el cual es informado con k=1 μδt = 0,1 C

19 TABLA RESUMEN LOS CÁLCULOS ASOCIADOS AL PRESUPUESTO DE INCERTIDUMBRE

20 RESULTADOS FINALES Debe ser parte del certificado de calibración respecto a la incertidumbre, el comentario siguiente: (NCh2451:2014) La incertidumbre expandida ha sido estimada multiplicando la incertidumbre estándar por el factor de cobertura k = 2. El valor del mensurando se encuentra dentro del intervalo indicado de valores con una probabilidad del 95%.

21 Conclusiones La estimación de incertidumbres en un laboratorio de calibración, deberá ser un proceso elaborado a conciencia, fundamentado en bibliografía, la experiencia y competencia del metrólogo, de tal forma que sea representativo de la actividad a desarrollar y sea adecuado a los alcances y sus capacidades de medición y calibración.

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