Máx n e. Verificación de balanzas y básculas

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1 INSTRUCTIVO Verificación de balanzas y básculas No. II-006 Rev. 09 Fecha: Alcance. Este procedimiento se utiliza para verificar el cumplimiento de los requisitos especificados para el uso de instrumentos para pesar utilizados en la ejecución de los métodos de ensayo en los laboratorios de Infraestructura. Los requisitos, a cumplir, se especifican en la norma NOM-010-SCFI Definiciones. 2.1 Calibración. Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, las relaciones entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento o sistema de medición, o los valores representados por una medida materializada y los valores correspondientes de la magnitud, realizados por patrones. Nota 1 El resultado de una calibración permite atribuir a las indicaciones, los valores correspondientes del mensurando o determinar las correcciones que se deben aplicar a las indicaciones. Nota 2 Una calibración puede también determinar otras propiedades metrológicas tales como los efectos de magnitudes de influencia. Nota 3 El resultado de una calibración puede ser consignado en un documento, algunas veces llamado Certificado de Calibración o Informe de Calibración. 2.2 Verificación. Confirmación mediante la aportación de evidencia objetiva, que se han cumplido los requisitos especificados. 2.3 Evidencia objetiva. Datos que respaldan la existencia o veracidad de algo (muestreo, mediciones, cálculos alternativos, ensayos o revisión de documentos). 2.4 Instrumento para pesar. Para este caso, básculas o balanzas que se encuentran en el laboratorio de ensayos de Infraestructura. 2.5 Báscula. Es aquel instrumento para pesar cuya división mínima es igual o mayor que un gramo. 2.6 Balanza. Es aquel instrumento para pesar cuya división mínima es menor que un gramo. 2.7 Alcance máximo, Máx. Capacidad máxima, sin tomar en cuenta la capacidad aditiva de la tara. 2.8 Alcance mínimo, Mín. Valor de la carga, debajo de la cual los resultados de la pesada pueden estar sujetos a un error relativo excesivo. 2.9 Alcance de medición. Intervalo entre el alcance máximo y mínimo Espaciado de la escala (instrumento con indicación analógica). Distancia entre dos marcas de la escala consecutivas, medidas a lo largo de la base de la escala División real de la escala, d. Valor expresado en unidades de masa de: - la diferencia entre los valores correspondientes a dos marcas consecutivas de la escala, para indicación analógica. - la diferencia entre dos indicaciones consecutivas, para indicación digital División de verificación, e. Valor, expresado en unidades de masa, usado para determinar la clase de exactitud del instrumento y sus errores máximos tolerados Número de divisiones de verificación, n (instrumentos de un solo intervalo). Cociente de alcance máximo y la división de verificación: Máx n e Donde: n es el número de divisiones de verificación 1 DE 19

2 INSTRUCTIVO Verificación de balanzas y básculas No. II-006 Rev. 09 Fecha: e Máx es la división de verificación es el alcance máximo de medición 2.14 Exactitud. Aptitud de un instrumento de medición para dar indicaciones próximas al valor verdadero de una magnitud medida Error máximo tolerado, EMT. Diferencia máxima, en más o en menos, establecida en la reglamentación o norma respectiva, entre la indicación de un instrumento y el correspondiente valor verdadero, determinado por pesas patrones de referencia, con el instrumento estando a cero sin carga y en la posición de referencia Prueba de excentricidad. Esta prueba proporciona información acerca de la eventual anomalía debida a cargas excéntricas en el plato del instrumento para pesar Prueba de repetibilidad. Esta prueba proporciona información acerca de la capacidad del instrumento para realizar mediciones en condiciones iguales Prueba de linealidad. Esta prueba proporciona información acerca del desempeño del instrumento Verificación. Confirmación mediante la aportación de evidencia objetiva que se han cumplido los requisitos especificados. 3. Equipo. Juego de masas patrón que permitan cubrir el rango del instrumento para pesar, con una exactitud igual o menor que 0,3 EMT del instrumento (Ver Anexo 6.3). El juego de masas patrón debe estar calibrado con certificado y/o informe de calibración. Termómetro con resolución de 0,1 ºC para información de las condiciones ambientales donde se encuentre el instrumento, calibrado. Higrómetro con resolución de 1,0 %HR para información de las condiciones ambientales donde se encuentre el instrumento, no necesariamente calibrado. 4. Procedimiento. 4.1 Observaciones preliminares Limpie el instrumento para pesar, manualmente, con alcohol y tela o papel para que no se genere un campo magnético. De la misma manera, elimine polvo y grasa en el plato, plataforma o cucharón de la báscula o balanza Deje estabilizar las masas patrón a las condiciones de ambiente en que se encuentra el instrumento para pesar. El tiempo mínimo de estabilización para pesas M1 y M2 debe ser de 1,0 h En caso de ajuste del instrumento de pesar hágalo de acuerdo al manual de funcionamiento, por ejemplo, calibración interna de manera automática de la balanza Verifique que el instrumento para pesar esté instalado sobre una superficie nivelada, libre de corrientes de aire y vibraciones, y en un espacio apropiado para que se puedan efectuar las mediciones Verifique la nivelación y el ajuste a cero de los instrumentos para pesar De acuerdo al manual de funcionamiento, espere el tiempo de calentamiento establecido por el fabricante del instrumento para pesar y comience la verificación Examine el instrumento para pesar y anote en el registro de verificación cualquier daño físico en su estructura y articulaciones Examine las superficies de pesaje y anote en el registro de verificación cualquier ralladura, marca de corrosión, señal de golpe o algún otro daño que dificulte su funcionamiento. 2 DE 19

3 INSTRUCTIVO Verificación de balanzas y básculas No. II-006 Rev. 09 Fecha: De existir algún daño físico en la estructura o en pantalla de lectura, anótelo en el registro de verificación y notifique al jefe del laboratorio correspondiente. En caso de que dichos daños no dificulten el funcionamiento del equipo proceda con la verificación, previa autorización del jefe del laboratorio (firma, fecha y autorización) en el registro de verificación en la parte de observaciones. En caso contrario, suspenda la verificación, previa autorización del encargado de área (firma, fecha y autorización) en el registro de verificación en la parte de observaciones. 4.2 Prueba de excentricidad Realice esta prueba con un peso de ⅓ ó ½ de la capacidad máxima del instrumento para pesar (Vea Tabla 4.2.1). Use la fracción de peso necesaria para utilizar una masa patrón. Tabla Peso para prueba de excentricidad de los instrumentos para pesar en los laboratorios de Infraestructura. Nombre instrumento No de serie No de inventario Alcance máximo Peso para prueba de excentricidad Fracción Báscula de doble brazo s/n MR g g ½ Báscula de doble brazo s/n PT g g ½ Báscula de doble brazo s/n PT g g ½ Báscula de doble brazo s/n PT g g ½ Báscula mecánica de cucharón MS g g ⅓ Báscula mecánica de cucharón MR g g ⅓ Báscula mecánica de plato PT g g ⅓ Balanza electrónica de plato MS g g ⅓ Balanza electrónica de plato PT g g ⅓ Balanza electrónica de plato MS g 500 g ⅓ Coloque la pesa en seis posiciones de la superficie de pesaje y registre los datos en el formato de verificación F1 II-006 (Anexo 6.1). La Figura ilustra las posiciones para realizar la prueba de excentricidad. Registre la lectura de cero, L 0, para cada una de las posiciones. Figura Posiciones para realizar la prueba de excentricidad Cálculos Las lecturas de excentricidad del instrumento para pesar se calculan con la siguiente expresión: L exc L i L 3 DE 19

4 INSTRUCTIVO Verificación de balanzas y básculas No. II-006 Rev. 09 Fecha: Donde: L exc Valor de excentricidad para cada una de las lecturas tomadas. L i L Lecturas tomadas en cada una de las posiciones. Promedio de las lecturas tomadas El valor de excentricidad del instrumento para pesar está dado por la diferencia entre el valor de excentricidad máximo y el valor de excentricidad mínimo: dif exc L exc máx L exc mín Donde: dif exc Excentricidad del instrumento para pesar. L exc máx L exc mín Valor de excentricidad máximo. Valor de excentricidad mínimo Reporte de resultados. Compare el resultado obtenido con el requisito especificado y regístrelos en el formato F2 II Prueba de repetibilidad Realice la prueba con el 50 % ó con el 100 % del peso máximo del instrumento para pesar. Use la fracción de peso que le exija la menor cantidad de masas patrón. Vea la Tabla Determine cinco lecturas, como mínimo, para la prueba de repetibilidad. Registre la lectura cero, L 0, para cada una de las pesadas. Use el formato F1 II-006 para el registro de los datos Cálculos. La repetibilidad del instrumento para pesar se calcula en función de la desviación normal de las lecturas obtenidas y la resolución del instrumento para pesar, mediante la siguiente expresión: rep sl 2 2 res 2 3 Donde: rep Repetibilidad del instrumento para pesar. 2 s Desviación normal de las lecturas tomadas. L res Resolución del instrumento para pesar. 4 DE 19

5 INSTRUCTIVO Verificación de balanzas y básculas No. II-006 Rev. 09 Fecha: Tabla Peso para prueba de repetibilidad de los instrumentos para pesar en los laboratorios de Infraestructura. Nombre instrumento No de serie No de inventario Alcance máximo Peso para prueba de repetibilidad Báscula de doble brazo s/n MR g g Báscula de doble brazo s/n PT g g Báscula de doble brazo s/n PT g g Báscula de doble brazo s/n PT g g Báscula mecánica de cucharón MS g g Báscula mecánica de cucharón MR g g Báscula mecánica de plato PT g g Balanza electrónica de plato MS g g Balanza electrónica de plato PT g g Balanza electrónica de plato MS g g* * Pesa clase F1 para calibración externa de balanza Reporte de resultados. Compare el resultado obtenido con el requisito especificado y regístrelos en el formato F2 II Prueba de linealidad Aplique una precarga no menor al 50 % o igual a la capacidad máxima del instrumento para pesar antes de comenzar con la verificación; durante 30 minutos como mínimo Coloque las masas patrón en el centro del plato, sin arrastrarla o dejar caer, para cada carga (Tabla 4.4.1). Espere a que el instrumento para pesar se estabilice (20 s mínimo) y registre la lectura en el formato correspondiente (F1 II-003 Anexo 6.1) Tome dos lecturas para cada uno de los pesos especificados en la Tabla y registre la lectura de cero, L 0, para cada una de las pesadas. Las cargas se determinaron a partir de los rangos parciales de pesada especificados en la norma oficial mexicana NOM-010-SCFI Dichos límites se presentan en la Tabla Tabla Errores máximos tolerados para verificaciones posteriores. Errores máximos tolerados Para carga m expresados en divisiones de verificación Clase Especial I Clase Fina II Clase Media III Clase Ordinaria IIII ± 1 e 0 m m m m 50 ± 2 e < m < m < m < m 200 ± 3 e < m < m < m < m DE 19

6 INSTRUCTIVO Verificación de balanzas y básculas No. II-006 Rev. 09 Fecha: Tabla Pesos para prueba de linealidad de los instrumentos para pesar en los laboratorios de Infraestructura. Nombre instrumento No de serie No de inventario Alcance máximo Pesos para prueba de linealidad P mínimo P 2 P 3 P 4 P 5 Báscula de doble brazo s/n MR g 40,0 g 500 g g g g Báscula de doble brazo s/n PT g 40,0 g 500 g g g g Báscula de doble brazo s/n PT g 40,0 g 500 g g g g Báscula de doble brazo s/n PT g 40,0 g 500 g g g g Báscula mecánica de cucharón MS g 40,0 g 500 g g g g Báscula mecánica de cucharón MR g 40,0 g 500 g g g g Báscula mecánica de plato PT g 40,0 g 500 g g g g Balanza electrónica de plato MS g 50,0 g 500 g g g g Balanza electrónica de plato PT g 10,0 g 50 g 500 g g g Balanza electrónica de plato MS g 1,0 g 50 g 100 g 300 g g* * Pesa clase F1 para calibración externa de balanza Cálculos Determine el promedio de las lecturas para cada una de las cargas especificadas en la Tabla 4.4.1, utilizando la siguiente expresión: X i n 1, Donde: x i es el resultado de la medición i n número de mediciones realizadas Determine la desviación de las lecturas del instrumento para pesar respecto al valor de la masa patrón Reporte de resultados. Compare los resultados obtenidos respecto a los errores máximos tolerados especificados en la Tabla contra los requisitos especificados y regístrelos en el formato F2 II De acuerdo a los resultados obtenidos coloque una etiqueta en el instrumento para pesar, en un lugar visible, que indique el estado del instrumento. Dicha etiqueta debe indicar la fecha de verificación, las iniciales de la persona(s) que realizó la verificación de quién autoriza el uso o fuera de servicio del instrumento verificado y el cumplimiento o incumplimiento de la verificación realizada. Ejemplo: n x VERIFICADO CUMPLE: S I NO CORR Fecha: Realizó: Autoriza: i 4.6 Para el reporte de resultados use el formato F2 II-006 del anexo DE 19

7 INSTRUCTIVO Verificación de balanzas y básculas No. II-006 Rev. 09 Fecha: Registros. 5.1 El encargado de área será el responsable de elaborar el (los) informe(s) del (los) equipo(s) a su cargo y con base a la información obtenida decidirá si el equipo cumple con los requisitos especificados para su uso. 5.2 El encargado de área deberá conservar durante 5 años los registros de verificación de balanzas. 6. Anexos Anexo 6.1 F1 II-006 Formato de registro de datos de verificación de balanzas y básculas. Anexo 6.2 F2 II-006 Formato para informe de resultados de verificación de básculas y balanzas. Anexo 6.3 Análisis de masas patrón tipo M1 y M2, para verificación de básculas y balanzas de los laboratorios de Infraestructura 7. Actualizó: Mayra Flores Flores. Supervisora de calidad. Revisó: Aprobó: Ing. Alfonso Pérez Salazar Jefe de Grupo de Mecánica de Geomateriales Dr. Paul Garnica Anguas Jefe de la División de Laboratorios de Infraestructura 7 DE 19

8 II-006 Verificación de balanzas y básculas Anexo 6.1 Rev. 09 Fecha: Anexo 6.1 F1 II-006 (Rev ) Formato de registro de datos de verificación de balanzas y básculas. ANVERSO REVERSO 8 DE 19

9 II-006 Verificación de balanzas y básculas Anexo 6.1 Rev. 09 Fecha: ANEXO 6.2 F2 II-006 (Rev ) Formato para informe de resultados de verificación de balanzas y básculas. ANVERSO REVERSO 9 DE 19

10 Anexo 6.3 Análisis de masas patrón tipo M1 y M2 (según NOM-010-SCFI-1994) para verificación de balanzas y básculas de los laboratorio de infraestructura. I. Objetivo. Analizar el alcance de verificación de las masas patrón tipo M1 y M2 (según NOM-010-SCFI-1994) II. Alcance. Este análisis sólo se aplica a las masas patrón tipo M1 y M2 existentes en los Laboratorios de Infraestructura de la División de Infraestructura de la Coordinación de Infraestructura. III. Clasificación de balanzas y básculas. La clasificación de las básculas y balanzas se hizo de acuerdo a la NORMA Oficial Mexicana NOM-010-SCFI- 1994, Instrumentos de medición- Instrumentos para pesar de funcionamiento no automático- Requisitos técnicos y metrológicos publicada en el Diario Oficial con fecha de miércoles 09 de junio de Los datos para clasificación de las balanzas y básculas, son los siguientes: Nombre instrumento Marca Modelo No de serie No de inventario Alcance máximo Resolución requerida ID Báscula de doble brazo OHAUS s/n PT g 1,00 g Bas-1 Báscula de doble brazo OHAUS s/n PT g 1,00 g Bas-1 Báscula de doble brazo OHAUS s/n PT g 1,00 g Bas-1 Báscula de doble brazo OHAUS s/n MR g 1,00 g Bas-1 Báscula mecánica de cucharón Báscula mecánica de cucharón Báscula mecánica de plato Balanza electrónica de plato Balanza electrónica de plato Balanza electrónica de plato ELE EL MS g 1,00 g Bas-2 ELE EL MR g 1,00 g Bas-2 ELE EL PT g 1,00 g Bas-2 SARTORIUS EA15DCE-I MS g 0,50 g Bal-1 SARTORIUS CP16001S PT g 0,10 g Bal-2 SARTORIUS BL1500S MS g 0,01 g Bal-3 La clasificación de las balanzas y básculas se hizo de acuerdo al siguiente esquema. 10 DE 19

11 Figura III.1 Clasificación de los instrumentos para pesar. De acuerdo con las características de las básculas y balanzas y el esquema anterior la clase de exactitud es la siguiente: Alcance máximo Básculas Tabla III.1 Clasificación de básculas y balanzas. División real de la escala División de verificación Máx d e = 2d Incertidumbre máx. tolerada Clase de exactitud 1 / 3 EMT NOM-010-SCFI g g g mg Exactitud Bas ,0 2, Media Media Bas ,0 2, Media Media Balanzas Bal ,5 1, Fina Fina Bal ,1 0,20 67 Fina Fina Bal ,01 0,02 7 Fina Fina 11 DE 19

12 Los errores máximos tolerados para las características de las básculas y balanzas analizadas son los siguientes: Tabla III.2 Errores máximos tolerados por básculas y balanzas analizadas. Alcance máximo División real de la escala División de verificación Máx d e = 2d Incertidumbre máxima del patrón 1 / 3 EMT g g g mg Básculas Bas ,0 2, Bas ,0 2, Balanzas Bal ,5 1, Bal ,1 0,20 67 Bal ,01 0,02 7 IV. Características de las masas patrón de los Laboratorios de Infraestructura. Las características de las masas patrón de los Laboratorios de Infraestructura se resumen en la siguiente tabla: Tabla IV.1 Características de las masas patrón. Valor nominal g Clase NOM-038-SCFI Material Modelo Juego de masas de 5 y 10 kg (2 piezas). Marca REMEX. No serie. BNI 780 y BNI 314. Inventario No. MS M2 Fundición de acero Paralelepípedas M2 Fundición de acero Paralelepípedas Juego de masas de 1 g a 2 kg (14 piezas). Inventario no MS M1 Bronce Cilíndricas M1 Bronce Cilíndricas 500 M1 Bronce Cilíndricas 200 M1 Bronce Cilíndricas 100 M1 Bronce Cilíndricas 50,0 M1 Bronce Cilíndricas 20,0 M1 Bronce Cilíndricas 10,0 M1 Bronce Cilíndricas 5,0 M1 Bronce Cilíndricas 2,0 M1 Bronce Cilíndricas 1,0 M1 Bronce Cilíndricas 12 DE 19

13 Los errores máximos tolerados en la calibración de cada masa individual de acuerdo a su clase están dados en la Tabla IV.2 según la NOM-038-SCFI. Estos errores máximos tolerados son relativos a la masa convencional. Tabla IV.2 Errores máximos tolerados conforme el valor nominal de cada masa y su clase de exactitud según NOM-038-SCFI Para comprobar el cumplimiento de los errores máximos tolerados de la NOM-038-SCFI para las masas patrón de los Laboratorios de Infraestructura se calibraron con una dependencia acreditada ante la entidad mexicana de acreditación y que cumpliera con trazabilidad a patrones nacionales. En la Tabla IV.3 se presentan las incertidumbres asociadas a cada patrón, las cuales son heredadas del proceso de calibración. 13 DE 19

14 Tabla IV.3 Incertidumbres asociadas a cada patrón. Incertidumbre del patrón Valor nominal Clase M1 Clase M2 g masa en mg , , , , , ,7-50,0 1,0-20,0 0,8-20,0 0,8 10,0 0,7-5,0 0,5-2,0 0,4-2,0 0,4 1,0 0,3 - IV. 1 Cumplimiento de las masas patrón de acuerdo con la NOM-038-SCFI. En la Tabla IV.4 se hace la comparación de los errores máximos obtenidos de la calibración de las masas patrón de los Laboratorios de Infraestructura con los especificados en la NOM-038-SCFI y se denota que los errores máximos de las masas patrón son menores de los que especifica la norma. 14 DE 19

15 Tabla IV.4 Cumplimiento individual de las masas patrón con NOM-038-SCFI Valor nominal g Error máximo obtenido de calibración Error máximo tolerado según norma NOM-038-SCFI Clase M1 Clase M2 Clase M1 Clase M2 masa en mg ± masa en mg , , , , , ,5-5,0-50,0-0,1-3,0-20,0-0,1-2,5-20,0-0,2-2,5-10,0-0,2-2,0-5,0 + 0,0-1,6-2,0 + 0,0-1,2-2,0-0,1-1,2-1,0 + 0,1-1,0 - V. Comparación de errores máximos combinados de las masas patrón en los posibles puntos a verificar en las básculas y balanzas con los EMT. De la Tabla IV.4 se deriva que las masas patrón pueden ser utilizadas para la verificación de instrumentos siempre y cuando la combinación de las masas a utilizar para la verificación de las básculas y balanzas no rebase los EMT para cada una de ellas. El criterio a utilizar; las pesas o masas patrón utilizadas para la verificación de un instrumento no deben tener una incertidumbre mayor a 1 / 3 del error máximo tolerado del instrumento para la carga aplicada. Ver Tabla V DE 19

16 Tabla V.1 Comparación de errores máximos combinados de las masas patrón con los errores máximos tolerados EMT de acuerdo norma mexicana NOM-038-SCFI Valores nominales de verificación Combinación de masas patrón Incertidumbre de la combinación de masas patrón Cumple con incertidumbre máxima < 1 / 3 EMT g g mg mg , , ,3 2*200 6, ,7 316,6 CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE ,7 266,7 CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE , ,7 220 CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE , ,7 130 CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE , ,7 CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE 16 DE 19

17 ,7 16,7 CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE , , ,7 13,3 CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE ,3 8,3 CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE 17 DE 19

18 Tabla V.1 Comparación de errores máximos combinados de las masas patrón con los errores máximos tolerados EMT de acuerdo norma mexicana NOM-038-SCFI-1994 (continuación). Valores nominales de verificación Combinación de masas patrón Incertidumbre de la combinación de masas patrón Cumple con incertidumbre máxima < 1 / 3 EMT g g mg mg , ,7 5, ,7 1, ,0 1,0 20,0 0,8 10,0 0,7 2, ,0 1, ,0 0,8 10,0 0,7 1, ,0 0,7 0,7 8,0 5,0 0,5 2,0 0,4 1,0 0,3 1,2 5,0 5,0 0,5 0,5 3,0 2,0 0,4 1,0 0,3 0,7 1,0 1,0 0,3 0,3 18 DE 19

19 VI. Conclusiones. Las masas patrón tienen un alcance máximo de g y se pueden utilizar en básculas y balanzas con una resolución de lectura de 0,5 g o mayores. En el análisis de la incertidumbre de la verificación de básculas y balanzas se consideró la condición más desfavorable, que todos los errores aleatorios tiendan hacia una misma dirección. 5. Registros 5.1 El jefe de laboratorio es el responsable de elaborar el (los) informe (s) del (los) equipo (s) a su cargo y con base en la información obtenida decidirá si el equipo cumple con los requisitos especificados para su uso El jefe de laboratorio deberá conservar durante 5 años los registros de verificación de las balanzas. 6. Anexos Anexo 6.1 F1 II-006 Formato de registro de datos de verificación de balanzas y básculas. Anexo 6.2 F2 II-006 Formato de informe de resultados de verificación de balanzas y básculas. Anexo 6.3 Análisis de masas patrón tipo M1 y M2 para verificación de balanzas y básculas de los laboratorios de infraestructura. 7. Actualizó: Mayra Flores Flores. Supervisora de calidad. 8. Revisó: Alfonso Pérez Salazar. Jefe de Grupo de Geomateriales. Aprobó: Autorizó: Dr. Paul Garnica Anguas Jefe de la División de Laboratorios de Infraestructura MC Rodolfo Téllez Gutiérrez Coordinador de Infraestructura. 19 DE 19