UN PASO MÁS DE LA INDUSTRIA CHILENA HACIA LA COMPETITIVIDAD

Transcripción

1 UN PASO MÁS DE LA INDUSTRIA CHILENA HACIA LA COMPETITIVIDAD

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

3 POR QUÉ ERA NECESARIO INCORPORAR UN LABORATORIO CUSTODIO DEL PATRÓN NACIONAL DE humedad a la RNM? La magnitud de humedad puede derivarse de las unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI) y, de esta manera, tener trazabilidad a diferentes magnitudes de acuerdo a la definición usada. Entre la gran cantidad de definiciones relacionadas con la humedad, la RNM ha elegidos aquellas que están relacionadas con la humedad relativa, y la temperatura de punto de rocío. Ellas describen correctamente los fenómenos relacionados con la medición o control de la humedad, son las de mayor uso internacional y cuentan con el reconocimiento del Buró Internacional de Pesos y Medidas, BIPM. La humedad, junto con la masa, temperatura y presión, son las magnitudes mayormente medidas y controladas en la industria. Sin embargo, en Chile, la demanda de las mediciones de humedad relativa (gases), humedad en sólidos y en granos, ha aumentado enormemente. En la práctica, todas las industrias realizan mediciones de humedad al menos una vez al año, para demostrar que poseen buenas condiciones ambientales. La incorporación de un Laboratorio Custodio del Patrón Nacional de Humedad permite lograr que los procesos desarrollados en el país y relacionados con la medición de humedad ambiental, punto de rocío y humedad de sólidos, cuenten con mediciones trazables y comparables internacionalmente, de modo que tengan el adecuado aseguramiento metrológico. Porque hoy los mercados no sólo exigen que los productos sean de calidad, sino que sea posible reportar esa calidad con mediciones técnicamente válidas, porque usan parámetros comunes en todo el planeta. Por qué es imprescindible medir humedad? Porque esta condición es capaz de alterar las propiedades físicas, químicas y biológicas de una infinidad de materiales, sustancias u organismos. El contenido de humedad en un material es la cantidad de agua presente en éste y determina en gran parte las propiedades de alimentos, granos, cereales, harinas, materiales para la construcción, madera, azúcar, etc. Estas propiedades están relacionadas, entre otros aspectos, con la calidad, textura, sabor, resistencia y durabilidad de los elementos, razón por la cual es una variable que debe ser medida y controlada, para evitar el deterioro de los elementos, ya sea durante los procesos de producción o en su etapa de almacenamiento y bodegaje. Y, para lograr una medición exacta, es necesario contar con instrumentos adecuados, empleados en forma correcta, que permitan que los resultados alcanzados sea confiables, tanto en Chile como internacionalmente. El nuevo laboratorio Custodio del Patrón Nacional de Humedad fue implementado en la Empresa Nacional de Aeronáutica (ENAER), para lo cual sus profesionales recibieron capacitación en reconocidas instituciones metrológicas de Alemania, México y Argentina, donde obtuvieron conocimientos sobre equipamiento, técnicas de medición, normativas y reglamentos internacionales. El laboratorio, al igual que todos los que componen el área física de la RNM, estará acreditado bajo la norma ISO con el instituto de acreditación alemán Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS), ex Der Deutsche Kalibrierdienst (DKD). 3/12

4 Qué empresas deben medir humedad? sectores Todas las industrias que tengan relación directa e indirecta con la magnitud en procesos productivos, en empresas de climatización, en control de calidad de materia prima, productos, etc. Igualmente, aquellos laboratorios de ensayo y calibración acreditados según ISO 17025, con su sistema de gestión de calidad certificada en ISO Y también todas aquellas que implementan o se certifican bajo normas como por ejemplo: NCh-ISO Sistemas de Gestión Ambiental Requisitos con Orientación para su uso. NCh18001 Sistemas de Gestión Prevención de Riesgos Profesionales Requisitos. Normas ASTM Normas de la Asociación Norteamericana American Society for Testing and Materials Buenas Prácticas de Manufactura. HACCP Sistema de Análisis de Peligros y Control de Puntos Críticos. NCh 2059 Madera Tableros de fibra de densidad media y tableros de partículas Determinación del contenido de formaldehído Método de extracción denominado del perforador. NCh 411 Calidad de Agua Guía para el Diseño de Programa de Muestreo. En qué sectores son necesarias las aplicaciones de control y medición de humedad? En muchos de ellos esta medición es básica durante los procesos de producción y almacenamiento. Veamos: 1 Industria alimentaria La mayoría de los alimentos contienen agua, o son preparados con grandes cantidades de ella. Por lo mismo, regular su presencia es vital para lograr un producto óptimo y normalizado. La medición asegura la calidad de los productos, su intercambiabilidad y los derechos de los consumidores. Por ello, el control de la humedad de los productos alimentarios exportados por Chile es un factor clave para que el país llegue a ser potencia agroalimentaria, como se ha propuesto. Las aplicaciones más frecuentes son: en deshidratación (frutas, pastas, café, sopas, etc.), refrigeración de frutas y carnes, conservación de vinos finos, entre otras. 2 Industria farmacéutica Las estrictas medidas de calidad que son aplicadas en la elaboración de los medicamentos implican la medición de la humedad, ya que el agua juega un rol importante en ese proceso. Esta importancia puede radicar en que muchos de ellos la contemplan en su fabricación o, por el contrario, porque pueden existir algunos procedimientos en que su presencia no es deseada. Por todo eso es necesario contar con medidores muy exactos para poder llevar registros o realizar investigación científica. 5/12

5 3 Conservación y almacenamiento Dado que las especies pueden estar en bodegas de almacenamiento por largos periodos, con el fin de evitar su deterioro y el de sus envases es imprescindible controlar la humedad. Este control es necesario también en otros rubros, incluso no económicos en sí, como el arte: pinturas, esculturas, libros, filmes, entre otros tipos de obras, deben ser almacenados en bodegas especialmente acondicionadas donde el empleo de este tipo de sensores asegura su conservación. 7 Industria de la ambientación Hoteles, aviones, oficinas y cines son algunos de los espacios donde debe ser controlada la humedad para lograr la comodidad de los usuarios. Aunque la presencia de un alto porcentaje de humedad es molesta para todas las personas, y en cualquier lugar, dado el alto costo de los equipos de ambientación solo estos espacios de turismo, entretención, laborales o institucionales pueden acceder a los productos y servicios de esta industria, ya que no son costeables por una familia común. 4 Electrónica y semiconductores Las descargas eléctricas ESD (Electrostatic Discharge) tienen un efecto destructor en los circuitos electrónicos. Y la cantidad de energía transferida depende del medio ambiente en que ocurre, por lo tanto es necesario controlar, entre otros aspectos, su humedad relativa. En la fabricación de baterías de litio, esta medición resulta clave: al estar expuesto al aire y, especialmente, al agua, el Litio puro es altamente inflamable y ligeramente explosivo. Por tanto, su proceso de producción debe ser realizado en cuartos secos, en los cuales la temperatura de punto de rocío es, típicamente, -40ºC o menor. Del mismo modo, muchos procesos de producción de microelectrónica requieren de cuartos limpios, en que las partículas son filtradas del aire y las condiciones ambientales, entre ellas la humedad, son controladas. 8 Construcción El concreto es curado por inundación de agua, cubriéndolo con mantas húmedas o rociándole compuestos de curado, durante un mínimo de 3 a 7 días. El curado a altos valores de humedad es un paso importante para alcanzar una losa de alta calidad, con una reducida transmisión de humedad. Un aumento en los valores de humedad en la losa de concreto (hormigón) puede causar problemas con la adherencia de los materiales que recubren el piso losetas, láminas de piso, o alfombras y también provocar fallas de adherencia o de falta de respiración de los recubrimientos de piso. De allí la importancia de su medición. Pero el concreto no es el único material donde debe ser medida: el control de secado de la madera utilizada en la construcción es también un paso que no puede ser dejado de lado. 5 6 Industria textil, papelera y de pieles Dado que la humedad altera la estructura de ciertas fibras y tejidos, la calidad del producto elaborado se ve afectada. Por lo tanto estas industrias emplean sistemas de regulación de humedad. Neumática En el funcionamiento de maquinarias y válvulas neumáticas, entre otras aplicaciones, el aire comprimido es ampliamente utilizado. Niveles incorrectos de humedad pueden afectar a los equipos y procesos, por lo que su medición es obligatoria en una gestión correcta. 9 Industria Química Algunos procesos de esta industria como el estudio del comportamiento de las bacterias ante los antibióticos, por ejemplo son realizados bajo condiciones de climatización extrema, donde el control de humedad es fundamental. 7/12

6 qué necesidades resuelve el Laboratorio Custodio del Patrón Nacional de Humedad? Incrementa las mejores capacidades de medición de Chile, al incorporar una nueva magnitud de referencia a nuestra Red Nacional de Metrología, por el hecho de implementar Patrones de Referencia para Humedad Relativa y Temperatura del Aire y Gases, Humedad en Granos y Humedad en Sólidos. Hace posible que Chile cuente con un patrón nacional que dé trazabilidad a este tipo de mediciones. Su existencia colabora con la difusión de normas que contribuyen a lograr la uniformidad entre los métodos y equipos de medición. Contribuye al establecimiento de laboratorios secundarios de calibración que satisfagan las necesidades de calibración existentes. Humedad en Gases Este laboratorio de Referencia mantiene el Patrón Nacional de Humedad que comprende las magnitudes de humedad relativa (% HR) y temperatura de punto de rocío ( C). El Patrón Nacional de Humedad ha sido establecido para dar trazabilidad a las mediciones de humedad que son realizadas en Chile. El principio con el que opera este sistema lo hace totalmente confiable y compatible con patrones de otros países. Descrito por las magnitudes de humedad relativa y temperatura de punto de rocío, este patrón se construye mediante un generador de humedad que opera siguiendo el principio fundamental de dos presiones, permitiendo la medición de humedad en gases. Este principio consiste en hacer circular aire seco a alta presión (aproximadamente 1.5 MPa) en un saturador, el cual está a temperatura y presión controlada. Luego, el aire saturado pasa a través de una válvula de expansión, la cual reduce su presión hasta llegar, aproximadamente, a la presión atmosférica. Por último, el aire circula hacia una cámara de prueba. Las mediciones de presión y temperatura, tanto del saturador como en la cámara, permiten determinar, usando relaciones de gases ideales, el contenido de vapor de agua que contiene el aire en la cámara de prueba. La cantidad de vapor de agua presente en la cámara puede expresarse como humedad relativa o temperatura de punto de rocío. El alcance del sistema es:10% HR a 95% HR; 0 C a 64 C en temperatura de punto de rocío; su incertidumbre, de + 0.2% HR a + 1.5% HR; C en temperatura de punto de rocío (k=2, con un nivel de confianza de aproximadamente 95%). 9/12

7 Humedad en Granos El Laboratorio Custodio del Patrón Nacional de Humedad ha implementado un sistema de medición de humedad basado en el método gravimètrico para granos y materiales sólidos y un sistema de referencia de medición de humedad en granos basado en el método de capacitancia eléctrica empleando un equipo comercial. Estos sistemas, y la aplicación del Patrón Secundario constituyen una plataforma de seguridad en esta medición, de gran importancia a nivel internacional por su impacto económico. Los siguientes datos, que corresponden al arroz uno de los principales granos producidos en el mundo constituyen un buen ejemplo: Para una carga de toneladas de grano, que contiene 14% de humedad, corresponden toneladas de agua. Si en una partida de ese tamaño, el porcentaje de humedad es de 13.5%, el contenido de agua equivaldría a toneladas. En términos comerciales, y para un kilo de arroz cuyo precio es de, aproximadamente, U$ 0.60 (en dólares estadounidenses), el costo ganancia ó pérdida por la diferencia obtenida de 0.5% de error de humedad es de $ USD. Este problema aparece en las transacciones comerciales debido a que los instrumentos comerciales existentes, en su mayoría, tienen errores de medición en ese orden de magnitud, lo que es subsanado por el laboratorio custodio. Humedad en Sólidos En la actualidad, a nivel internacional, el campo de medición de humedad en sólidos ha sido atendido por medio del desarrollo de patrones de medición confiables, respaldo de un número extenso de instrumentos comerciales para distintas aplicaciones de la medición. Este laboratorio realiza actividades enfocadas a dar trazabilidad a las mediciones de contenido de humedad en sólidos realizadas en el país por medio de: la implementación de un sistema de referencia de medición basado en el método de capacitancia eléctrica, empleando un equipo comercial. la implementación de un sistema de medición de humedad basado en el método gravimétrico para materiales sólidos. el estudio de un sistema para acondicionamiento del contenido de humedad de muestras con la técnica de soluciones saturadas de sales. En un país que busca la competitividad en mercados internacionales y la excelencia de respuesta para el consumo interno, la existencia de un Laboratorio Custodio del Patrón Nacional de Humedad, integrante de la Red Nacional de Metrología, permite una mejor gestión, así como ampliar la trazabilidad que asegure certificadamente el control de los procesos productivos y, finalmente, la calidad de los productos. 11/12

8 Esquema jerárquico Métodos para determinar humedad Humedad del aire y gases Humedad en sólidos Humedad en granos Método primario Generador punto rocío Generador ENAER Punto rocío (GE-Sensing) RTD (ENAER) Multimetro Equipo auxiliar para contrastar, calibrar, chequear sensores humedad, temperatura, flujo (banco de pruebas) Gravimétrico Comparador Masas Masas Estufa Sensores Temperatura Data Logger Gravimétrico Comparador Masas Masas Estufa Sensores Temperatura Data Logger Equipo data logger para calibrar cámaras Masas para calibrar balanzas Métodos secundarios Cámara-sensor Cámara T o -humedad Sales puntos fijos Sensor trabajo Higrometros Equipo data logger para calibrar cámaras y sensores industriales Simulación eléctrica Década resistiva Década capacitores Multimetro Patrones medición Absorción atómica Equipos microondas Gravimétrico Equipos infrarrojos Equipos capacitivo Equipos ultrasonido Absorción atómica Equipos microondas Equipos para efectuar pruebas y contrastar resultados con equipo de cliente

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