Protocolo de Ensayo de Aptitud DM LFP 001 Comparación en Calibración de Manómetro de Deformación Elástica Enero 2016 1
INDICE 1. INTRODUCCIÓN... 3 2. OBJETIVO... 3 3. DESCRIPCIÓN DEL ÍTEM DE COMPARACION... 3 4. INSCRIPCIONES... 4 5. ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN DEL ITEM DE COMPARACION... 4 6. CRONOGRAMA DE COMPARACION... 5 7. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA... 6 7.1. CONDICIONES DE CALIBRACIÓN... 6 7.2. CONSIDERACIONES GENERALES... 6 7.3. SELECCIÓN DEL PATRÓN... 7 7.4. CALIBRACIÓN... 7 8. EXPRESIÓN DE RESULTADOS... 9 9. CALCULO DE INCERTIDUMBRE... 9 10. EVALUACION DE RESULTADOS... 10 11. INFORME FINAL... 11 ANEXO 1... 12 ANEXO 2... 13 ANEXO 3... 14 ANEXO 4... 15 ANEXO 5... 16 2
1. INTRODUCCIÓN La comparación entre laboratorios es usada para varios propósitos entre ellas evaluar el desempeño de los participantes en la calibración de manómetros, identificar problemas, validar procedimientos, formas de cálculo, expresión de resultados, etc. Parte de las funciones de la Dirección de Metrología (DM) del INACAL es promover el desarrollo de la metrología en el Perú, en tal sentido la DM viene organizando comparaciones con la finalidad de apoyar a los laboratorios dedicados a la medición y calibración de manómetros. Para la presente comparación el Laboratorio de Fuerza y Presión de la Dirección de Metrología del INACAL será el piloto y coordinador, caracterizará y proporcionará el manómetro de deformación elástica a comparar, el cual se circulará entre los laboratorios participantes dentro de los plazos establecidos, evaluará los resultados y emitirá el informe final. 2. OBJETIVO Determinar la compatibilidad de resultados entre los participantes y el Laboratorio de Fuerza y Presión de la Dirección de Metrología. Evaluar el desempeño y competencia de los participantes para realizar calibraciones de manómetros de deformación elástica. 3. DESCRIPCIÓN DEL ÍTEM DE COMPARACION El ítem de comparación de aptitud será un manómetro de deformación elástica con las siguientes características: (ver anexo 5) Alcance de Indicación : 0 kg/cm 2 a 40 kg/cm 2 División de Escala : 0,2 kg/cm 2 Clase de Exactitud : 1% FS Marca : NUOVA FIMA Posición de Trabajo : Vertical Medio de trabajo : Neumático (gas inerte Nitrógeno) y/o Hidráulico (agua); e indicar su valor de densidad, no utilizar aceite ni oxigeno La DM realizará mediciones durante todo el proceso de comparación con el fin de asegurar la estabilidad del ítem de comparación durante toda la ronda de comparación. NOTA: La comparación se efectuará solo hasta el alcance de 35 kg/cm² 3
4. INSCRIPCIONES Para inscribirse, los interesados deberán llenar el formato de inscripción, realizar el pago correspondiente enviando el comprobante respectivo a la DM del 25 de enero al 15 de febrero de 2016 hasta las 12:00 h. Se le enviará a cada participante la fecha en la cual deberá recoger el ítem de comparación el día 18 de febrero de 2016. La liquidación del monto confirma su inscripción. La DM podrá postergar o cancelar la comparación interlaboratorio de no contar con un mínimo de 3 laboratorios inscritos. Se aceptará un máximo de 8 participantes según el orden de inscripción. Los datos para el envío del formato de inscripción se encuentran indicados en el mismo formato. 5. ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN DEL ITEM DE COMPARACION El esquema de distribución se muestra en la figura 1, empezando y terminando el ítem en la DM. Cada laboratorio participante deberá recoger y devolver el ítem de comparación en las instalaciones de la DM INACAL, Calle de la Prosa 140 San Borja en la fecha que le corresponda en el horario de 8:00 h a 13:00 h según cronograma dado en la tabla 1, firmará el formato que aparece en el anexo 2. La reunión de apertura será el 2016 02 19 a las 15:00 h. No se realizara reunión de cierre Lab. Participante N 1 Lab. Participante N 7 Lab. Participante N 2 Lab. Participante N 6 SNM - INDECOPI INACAL Lab. Participante N 3 Lab. Participante N 5 Lab. Participante N 4 Figura 1. Esquema de distribución 4
6. CRONOGRAMA DE COMPARACION Tabla 1 Cronograma de comparación FECHA DE LABORATORIO PARTICIPANTE FECHA DE RECOJO FECHA DE DEVOLUCION VENCIMIENTO PARA EL ENVÍO DE RESULTADOS Reunión de apertura Día : 2016 02 19 hora : 15:00 h Laboratorio 1 2016 02 22 2016 02 25 2016 03 03 Laboratorio 2 2016 02 29 2016 03 03 2016 03 10 Laboratorio 3 2016 03 07 2016 03 10 2016 03 17 Laboratorio 4 2016 03 14 2016 03 17 2016 03 23 Laboratorio 5 2016 03 28 2016 03 31 2016 04 07 Laboratorio 6 2016 04 04 2016 04 07 2016 04 14 Laboratorio 7 2016 04 11 2016 04 14 2016 04 21 Laboratorio 8 2016 04 18 2016 04 21 2016 04 28 Cada laboratorio participante es responsable en todo momento de garantizar la integridad del ítem de comparación. Si por alguna circunstancia el ítem de comparación es dañado por uno de los participantes, se procederá de la siguiente manera: Informar de inmediato a la DM INACAL de lo ocurrido. El participante asumirá los costos: Compra del ítem comparación Pagos por caracterización y calibración a la DM INACAL. 5
La evaluación de resultados se realizará sólo con los participantes hasta antes de la alteración del ítem. Para los demás participantes se considera una nueva ronda con el ítem de comparación repuesto. Los resultados del participante que daño el instrumento no serán considerados en la evaluación de resultados 7. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA 7.1. CONDICIONES DE CALIBRACIÓN Temperatura ambiente : 20 C ± 2 C Humedad relativa del aire : 65 % ± 10 % Fluido de generación de presión: Gas nitrógeno o Agua (NO USAR ACEITE NI GAS OXIGENO) 7.2. CONSIDERACIONES GENERALES Antes de iniciar el proceso de calibración se deberá tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1. Realizar una inspección visual para detectar si el Instrumento bajo calibración (IBC) tiene defectos en: las conexiones de roscas; carátula, aguja indicadora, etc. 2. El IBC deberá permanecer en el laboratorio no menos de 6 horas para que alcance su estabilidad térmica previa a su calibración. 3. El IBC se debe instalar en los bancos de calibración (figura 2) utilizando la menor cantidad de conexiones y adaptadores a fin de minimizar posibles pérdidas de presión por fugas en las conexiones. Verificar que la instalación realizada permita que el medio de generación de presión (hidráulico o neumático) aumente o disminuya la presión en forma continua y controlada. Figura 2. Instalación del manómetro 6
4. Para la lectura de indicación del IBC y del instrumento patrón de medición (si este es de indicación analógica) se recomienda subdividir la escala con ayuda de una lupa para tomar lecturas con una mejor resolución. 5. Verificar que el fluido de transmisión de presión (hidráulico o neumático) se encuentre en cantidad suficiente, en el caso de fluido hidráulico (agua) verificar que este se encuentre limpio de lo contrario realizar el cambio respectivo. 6. Minimizar la diferencia de altura entre el nivel de referencia del IBC y el instrumento patrón para reducir la corrección de presión por columna. 7. Para el caso en el cual el fluido de trasmisión de presión sea hidráulico (agua) se debe purgar el aire contenido en el sistema de medición. 8. En el IBC, retirar el tapón ubicado en la parte posterior para asegurar que se encuentra sometido únicamente a la presión atmosférica cuando éste se encuentre instalado en los bancos de calibración. 7.3. SELECCIÓN DEL PATRÓN Para la selección del patrón se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1. El error máximo permitido y la clase de exactitud del instrumento patrón debe de ser 4 veces mejor que la del IBC. 2. La resolución del instrumento patrón debe de ser mejor a la resolución del IBC. 7.4. CALIBRACIÓN 1. Utilizar el registro medición (anexo 3) donde se registrarán los datos y observaciones concernientes a la calibración efectuada. 2. La calibración se efectuará en cinco valores de presión fijados en el IBC. Estos valores son: 7 kg/cm²; 14 kg/cm²; 21 kg/cm²; 28 kg/cm² y 35 kg/cm². 3. Generar presión desde 0 kg/cm² a 35 kg/cm² del alcance de indicaciones de IBC y el instrumento patrón de medición como precarga, cuando alcance el valor de 35 kg/cm² dejar la presión durante 5 minutos y luego quitar toda la presión del sistema. Repetir esto tres veces. 4. Luego de haber realizado la precarga (paso 3), realizar las series de calibración que son 3 ascensos y un descenso tal como se muestra en la figura 3. 7
35 kg/cm² Pre cargas 1 Serie 2 Serie 3 Serie Figura 3. Secuencia de Medición 5. Registrar el valor de indicación del IBC y del instrumento patrón de medición cuando el sistema se encuentre sin presión (solo afectada por la presión atmosférica). 6. Fijar los valores de presión en el IBC indicados en el punto 2 y luego de 30 segundos registrar el valor de indicación de presión dado por el instrumento patrón de medición en el anexo 3. 7. Repetir el paso anterior hasta completar los valores de presión seleccionados en el punto 2 (prueba de ascenso). 8. Liberar la presión lentamente hasta que el sistema se encuentre afectada solo por la presión atmosférica. 9. Para la segunda serie repetir los pasos 5, 6, 7 y 8. 10. Para realizar la tercera serie de medición en ascenso repetir los pasos 5, 6 y 7 ; cuando el IBC llegue a la presión de 35 kg/cm² y luego de haber registrado el valor de indicación del instrumento patrón de medición, generar una presión adicional de 0,2 kg/cm² (35,02 kg/cm²) y después de 5 minutos de permanecer el sistema en dicho valor, ir disminuyendo la presión (prueba de descenso) hasta conseguir los mismos valores de presión logrados en el ascenso. El descenso de la presión será lento y controlado para lograr los mismos valores de presión predeterminados en ascenso. Para cada valor en descenso registrar la indicación de presión del patrón de medición en el anexo 3. De ser necesario se podrá tomar como referencia el PC 004 Procedimiento de Calibración de Manómetros, Vacuómetros y Manovacuómetros de Deformación Elástica publicado por el 8
INDECOPI, en el caso de utilizar factores de conversión de presión se recomienda utilizar los valores dados en el Sistema legal de Unidades de Medida del Perú (SLUMP). 8. EXPRESIÓN DE RESULTADOS Cada participante enviará por correo electrónico a la DM, en el plazo indicado en el cronograma de comparación (Tabla 1), lo siguiente: 1. Presentación de resultados según la tabla 2, los errores deben ser expresados con dos decimales y la incertidumbre con 3 decimales. El error de indicación estará dado por el promedio de los errores de las tres lecturas corregidas en ascenso, para la corrección considerar por ejemplo: corrección por variación de temperatura, corrección por diferencia de altura, corrección de cero. Para encontrar el valor de cero ver anexo 6 2. El presupuesto de incertidumbre según anexo 4, el error de histéresis resulta de la tercera serie de medición y esta será considerada en la estimación de incertidumbre. 3. Si el laboratorio participante no entrega el reporte de sus resultados en la fecha indicada en el cronograma de comparación (Tabla 1), éstos no se considerarán en la elaboración del informe final. Tabla 2 Presentación de resultados Indicacióm del IBC Error de Indicación Incertidumbre Expandida ( kg/cm² ) ( kg/cm² ) ( kg/cm² ) 7 14 21 28 35 9. CALCULO DE INCERTIDUMBRE Cada participante deberá completar el formato que aparece en el anexo 4, en él, se cuantificará los factores que considera de acuerdo a su propio modelo matemático utilizado tales como: lectura del instrumento; efectos de temperatura, etc. 9
Debe considerar la incertidumbre tipo A que es el resultado de la desviación estándar de los errores de las tres series de mediciones solo en ascenso. La contribución por histéresis (que se calcula solo de la tercera serie de medición) deberá considerarla como un aporte a la incertidumbre, considerándola como una distribución rectangular. La estimación de la incertidumbre expandida se hará considerando un factor de cobertura k = 2. Dentro de lo posible, los cálculos de incertidumbre deberán ser de acuerdo a la Guía Para la Expresión de la Incertidumbre en la Medición GUM. 10. EVALUACION DE RESULTADOS La DM determinará la presión de referencia para cada valor de calibración del manómetro, en base a los resultados de las mediciones efectuadas al inicio y final de la calibración. La DM redactará y publicará el informe correspondiente con los resultados de cada uno de los laboratorios participantes. En la evaluación de resultados se pretende determinar la compatibilidad de resultados entre los participantes y el Laboratorio de Fuerza y Presión de la DM de INACAL. Para ello se comparará el error (promedio de los errores de la lecturas corregidas en ascenso) de cada valor de medición obtenido por el participante respecto al valor del error (ascenso) de cada valor reportado por la Dirección de Metrología. EVALUACION DEL ERROR NORMALIZADO (En) El Error Normalizado E n se define, por la fórmula: E n U x X 2 lab U 2 ref Dónde: E n x X : Error Normalizado : Error obtenido por el laboratorio participante : Error obtenido por la DM INACAL 2 U lab : Incertidumbre expandida del resultado del laboratorio participante 2 U ref : Incertidumbre expandida de la DM INACAL El Error Normalizado determina el desempeño para los valores obtenidos donde: E 1,0 Resultado satisfactorio n 10
E 1,0 Resultado NO satisfactorio n 11. INFORME FINAL La DM elaborará y enviara vía correo electrónico a cada laboratorio participante el informe final de la comparación. 11
ANEXO 1 COORDINADOR Y PARTICIPANTES CORDINADOR: Laboratorio de Fuerza y Presión de la Dirección de Metrología INACAL PARTICIPANTES: 12
ANEXO 2 FORMATO DE RECEPCIÓN Y DEVOLUCIÓN Recojo Devolución SI NO SI NO Caratulas, Carcasa, Dial presentan: Ralladura y/o rajadura Golpes en la carcasa Daños en elementos roscados Aguja indicadora doblada Aguja indicadora indica cero Tiene accesorios para su instalación Condiciones de operación aceptables de operación Indica el fluido a utilizar Fecha: Nombre y Apellido: Firma: Comentarios: 13
ANEXO 3 Registro de Medición 1. Datos Generales Datos Alcance de Indicación IBC Instrumento Patrón de medición División de escala Se puede subdividir en Incertidumbre Expandida (según Certificado) Clase de exactitud Error máximo permitido 2. Condiciones ambientales: Temperatura Ambiente ( C) Humedad Relat. (%) 3. Registro de Datos Indicacióm del IBC 1ra Serie As cens o Indicación del Patrón de Medición 2da Serie As censo 3 ra Serie Ascenso ( kg/cm² ) ( ) ( ) ( ) 3ra Serie Descenso ( ) 0 7 14 21 28 35 4. Observaciones: 14
ANEXO 4 Presupuesto de Incertidumbre Presentar toda la tabla con 3 decimales Magnitud de entrada Nombre Símbolo Valor Coeficiente de sensibilidad Incertidumbre Estándar Contribución a la Incertidumbre X i c i u x ) c u ( x ) i ( i i * i i Incertidumbre estándar combinada u c Incertidumbre expandida U (k = 2) 15
ANEXO 5 Datos del ítem a calibrar Alcance de Indicación : 0 kg/cm 2 a 40 kg/cm 2 (Sólo se calibrará hasta el alcance de 35 kg/cm²) División de Escala : 0,2 kg/cm 2 Marca Posición de Trabajo Rosca de conexión : NUOVA FIMA : Vertical : 1/2 NPT Material del elemento elástico: cobre (coeficiente de expansión térmica 1,8x10-5 C -1 ) Anotaciones: - Realizar las correcciones por diferencia de altura - Minimizar errores de lectura (error de paralaje) 16