Dar el primer paso para crear una instalación de calibración puede resultar desalentador, ya se trate de un laboratorio acreditado de calibración de humedad relativa/punto de rocío o de un departamento de calibración interno, pero no tiene por qué ser excesivamente complicado, sobre todo con el asesoramiento de expertos.
Este detallado artículo abarca todo lo que debe tener en cuenta a la hora de diseñar o elegir un sistema de calibración de humedad y ofrece ejemplos de los equipos y componentes necesarios.
Nuestro glosario de términos de calibración ofrece definiciones y explicaciones útiles.
Una vez que haya decidido que realizar calibraciones en su empresa es la opción más adecuada para su negocio, es importante que se asegure de elegir un equipo que se adapte a sus necesidades.
Esta guía está diseñada para ayudarle a comprender mejor las opciones disponibles; no obstante, también se recomienda encarecidamente el asesoramiento de un experto en la materia. Le ofrecemos un servicio de asistencia completo para garantizar que la configureción funcione para usted.
Es importante conocer sus necesidades de Calibración.
La humedad relativa, la temperatura y el punto de rocío suelen ser los parámetros en los que se centrará a la hora de calibrar instrumentos de humedad relativa o punto de rocío.
Estos parámetros son fundamentales en diversos sectores, como el farmacéutico, el de fabricación y el de supervisión medioambiental, en los que un control y una medición precisos pueden influir significativamente en la calidad del producto, la seguridad y el cumplimiento de las normativas.
El punto de rocío, la temperatura y la humedad relativa son parámetros fundamentales para la calibración de instrumentos de humedad relativa o punto de rocío.
La instalación de un equipo de calibración del punto de rocío requiere equipos especializados y una planificación cuidadosa para garantizar la calibración precisa de los instrumentos. Esto es especialmente importante para puntos de rocío extremadamente bajos (-100 oCdp).
El equipo necesario depende, por supuesto, del nivel del punto de rocío en el que necesite calibrar el instrumento y de si la calibración debe realizarse a temperatura ambiente o a una temperatura especificada.
La calibración suele realizarse montando los sensores en un colector (a veces colocado dentro de una cámara de temperatura controlada) conectado a un generador de punto de rocío; en ocasiones, esto incluiría un secador.
Para puntos de rocío extremadamente bajos, se necesitará un generador de punto de rocío, un colector y una referencia de espejo refrigerado más sofisticados.
Existen varios métodos para calibrar los sensores de humedad relativa. En cada caso, es importante que el equipo se utilice en un entorno con una temperatura estable; lo ideal sería una sala con temperatura controlada.
Lo más habitual es calibrar tanto el circuito de humedad relativa como el de temperatura del aparato. Para ello, se colocan los sensores directamente en una cámara de calibración, que genera las condiciones de humedad y temperatura necesarias. La cámara proporciona condiciones estables, lo que permite una calibración más fiable y menores incertidumbres.
Los sensores de humedad relativa también pueden calibrarse a temperatura ambiente; en este caso, sólo se calibra el circuito de humedad del sensor. Para ello se pueden utilizar soluciones salinas saturadas o no saturadas o validadores de humedad que utilicen depósitos de saturación y desecantes.
El siguiente factor decisivo es el Rango de medición. Las preguntas que hay que hacerse aquí son:
Las cámaras de temperatura controlada son la solución más habitual para calibrar instrumentos de humedad relativa. Éstas generan un entorno estable en un rango de niveles de humedad y temperaturas y, cuando se combinan con un higrómetro de espejo refrigerado como instrumento de referencia, contribuyen a aumentar la confianza en la medición.
En PST, ofrecemos una amplia selección de cámaras de calibración, entre las que se incluyen HygroGen2 de Rotronic con rangos ampliados de-5...60 °C y 2...99 %rh o OptiCal de Michell con referencia de espejo refrigerado incorporada.
Otra opción de la gama de PST es el HG10 de Michell Instruments. Este completo sistema de calibración utiliza un generador de humedad externo para alimentar una corriente de aire, con una humedad controlada con precisión, directamente a un colector dentro de una cámara de temperatura controlada y referencia de espejo refrigerado. El generador de humedad se alimenta con aire fresco y seco procedente de un secador de oscilación de presión y puede alcanzar humedades muy bajas a una temperatura específica, con un Rango total de 1...95 %rh.
La calibración de sensores de punto de rocío, especialmente en niveles bajos de punto de rocío, requiere el uso de generadores y secadores de punto de rocío más sofisticados.
Se hace pasar aire comprimido limpio a través de un secador para proporcionar una fuente de aire seco constantemente regulada; a continuación, el aire seco se hace pasar a través de un generador de punto de rocío para producir un flujo de gas cargado de humedad, que luego se mezcla -en proporciones variables, en múltiples etapas- para crear muestras de aire con diferentes concentraciones de humedad. A continuación, se introducen en un colector o cámara y luego tanto en el dispositivo sometido a prueba como en el espejo refrigerado de referencia.
Ofrecemos una amplia selección de secadores por oscilación de presión, generadores e higrómetros de espejo enfriado; las opciones se describen a continuación.
Los sistemas de calibración del punto de rocío necesitan aire comprimido limpio y seco para funcionar correctamente. La especificación requerida de este aire varía en función del modelo de secador de oscilación de presión seleccionado, pero normalmente debe estar a una presión de aproximadamente 7 barg (100 psig). Para los sistemas de calibración diseñados para generar <-80 °C (<-112 °F) de punto de rocío (generalmente los que utilizan el PSD4), el aire de suministro deberá secarse previamente a <-40 °C (<-40 °F) de punto de rocío para maximizar la eficacia del secador oscilante de presión.
Para los usuarios que no dispongan de un suministro de aire comprimido, o instrumental, fácilmente disponible in situ, Michell Instruments puede proporcionar compresores adecuados para cada tipo de sistema, y un presecador para su uso con sistemas diseñados para una capacidad <-80 °Cdp (-112 oFdp).
Nuestros secadores de aire funcionan según el principio de "oscilación de presión". Se conectan dos columnas de desecante en paralelo. El aire comprimido procedente de la entrada del secador pasa por la primera columna de desecante para eliminar prácticamente toda la humedad presente. La mayor parte del aire seco de esta columna se expande parcialmente, para reducir aún más el punto de rocío, y luego se dirige a la salida del secador. El aire seco restante se utiliza para purgar la segunda columna de desecante, fuera de línea, para barrer a la atmósfera la humedad recogida durante su ciclo en línea.
Después de un periodo predeterminado, se conmuta la función de las dos columnas: la primera columna se vuelve a generar mientras que la segunda columna está en línea, produciendo un flujo de aire seco. Como parte del cambio, la columna fuera de línea se despresuriza rápidamente, lo que hace que la humedad adsorbida por el desecante se libere y se purgue. En la figure 1 se representa esquemáticamente un ciclo de esta operación.
Los secadores requieren un mantenimiento mínimo y, en condiciones normales de funcionamiento, sólo es necesario cambiar el desecante aproximadamente una vez cada 5 años. El sistema de purga/regeneración de alta eficacia permite que el secador funcione con los mismos niveles de alto rendimiento durante toda la vida útil del desecante.
Ofrecemos dos modelos de secador:
Se alimenta una fuente de gas seco al generador desde un secador de oscilación de presión y se divide en dos corrientes. Una de las corrientes se hace burbujear a través de agua líquida mediante una boquilla de vidrio sinterizado, asegurándose de que está completamente saturada de vapor de agua, mientras que la otra corriente permanece seca. A continuación, las dos corrientes de gas se mezclan a presión atmosférica, en un proceso de una o varias etapas, para generar el nivel de humedad deseado. Todo el recinto está aislado y la temperatura controlada, lo que garantiza que la saturación y, por tanto, la producción, sean siempre constantes.
Una sola etapa de mezcla proporciona un ajuste grueso, limitado a unos -40 °Cdp (-40 °Fdp). Para generar puntos de rocío más secos, la salida de esta primera etapa se mezcla con la fuente de gas seco una segunda vez, proporcionando ajustes más finos para concentraciones de humedad bajas de hasta -75 °Cdp (-103 °Fdp). Para niveles de humedad traza, se puede añadir una tercera etapa, en la que la salida de la segunda etapa se mezcla de nuevo con la fuente de gas seco, dando la posibilidad de generar puntos de rocío tan bajos como -90 °Cdp (-130 °Fdp). El punto de rocío de -100 °C (-148 °F) se toma directamente de la salida del secador.
Los generadores de punto de rocío de la serie DG de Michell se basan en la mezcla volumétrica de gases secos y húmedos. Esto proporciona la respuesta más rápida al cambiar entre puntos de consigna, en comparación con otras tecnologías de generación de punto de rocío (como la de dos temperaturas, dos presiones o la combinación de ambas). La mezcla se controla mediante válvulas dosificadoras de caudal, para un control manual del punto de rocío objetivo, o se automatiza utilizando un banco de válvulas dosificadoras preajustadas, seleccionadas accionando combinaciones de solenoides para cambiar entre las distintas relaciones de mezcla húmedo-seco.
El DG3, con mezcla manual de una sola etapa, genera puntos de rocío que oscilan entre -40 y +20 °Cdp (-40 y +68 °Fdp). Los puntos de rocío más secos, de hasta -75 °Cdp (-103 °Fdp), pueden alcanzarse con el DG2, que dispone de una segunda etapa de mezcla de flujo de gas. Los puntos fuertes de los DG2 y DG3 son su facilidad de uso y su flexibilidad para generar manualmente un punto de rocío objetivo preciso mediante el ajuste fino de la mezcla de gases a través de las válvulas de medición de caudal. Con el generador se suministra una tabla de caudales nominales para guiar al usuario en el ajuste adecuado de las válvulas dosificadoras para cada punto de consigna deseado.
El ADG400 utiliza un sistema de mezcla de caudal de dos etapas con controladores de caudal másico para mezclar aire seco y aire saturado en proporciones premedidas con precisión. Esto permite al operador generar un rango de niveles de punto de rocío de -80 a +20 °C (-112 a +68 °F). El generador viene programado de fábrica con 11 puntos de ajuste de calibración a intervalos de 10 °Cdp en todo su rango, con la posibilidad de almacenar 13 puntos de ajuste adicionales del usuario. El generador puede manejarse mediante la HMI con control manual o perfiles de calibración temporizados, software de PC o mediante comandos serie utilizando la interfaz USB.
Para generar puntos de rocío de hasta -100 °C (-148 °F), se necesita un sistema más sofisticado. El generador del sistema de suministro de vapor (VDS) controlado por software proporciona un control preciso, repetible y flexible del punto de rocío generado. Los controladores de caudal másico individuales de tres etapas seleccionan proporciones precisas de aire húmedo y premezclado.
La inyección de humedad se consigue mediante un controlador de caudal másico de líquido y un sistema de evaporación controlada. Todo el sistema se controla mediante un software de PC específico, que permite crear programas de calibración automática o activar manualmente los puntos de ajuste.
Existen cuatro opciones de control del punto de consigna, que varían según los modelos de generador. Este es un factor importante a tener en cuenta, ya que algunos sistemas pueden tener un mayor requisito de automatización. Esto es especialmente aplicable si el sistema se está diseñando para calibrar muchos sensores:
Los higrómetros de espejo enfriado son instrumentos de precisión para aplicaciones críticas de medición y control. Los sensores de espejo enfriado miden una característica primaria de la humedad: la temperatura a la que se forma condensación en una superficie. Esto significa que los higrómetros de espejo refrigerado:
El sensor de espejo enfriado consta de un espejo de temperatura controlada y un avanzado sistema óptico de detección. Un haz de luz procedente de un LED se enfoca sobre la superficie del espejo con una intensidad fija. A medida que el espejo se enfría, se refleja menos luz debido al efecto de dispersión del condensado formado en la superficie del espejo. Los niveles de luz reflejada y dispersa se miden mediante dos fotodetectores y se comparan con un tercer detector de referencia que mide la intensidad de la luz del LED.
Las señales de este sistema óptico se utilizan para controlar con precisión el accionamiento de un refrigerador termoeléctrico de estado sólido (TEC), que calienta o enfría la superficie del espejo. La superficie del espejo se controla entonces en un estado de equilibrio, en el que la evaporación y la condensación se producen al mismo ritmo. En este estado, la temperatura del espejo, medida con un termómetro de resistencia de platino, es igual a la temperatura del punto de rocío del gas.
La gama de higrómetros de referencia de espejo enfriado de Michell Instruments tiene capacidades de medición adaptadas al rendimiento de cada una de las diferentes opciones de generadores de rh y punto de rocío. Por las razones explicadas anteriormente en esta guía, una referencia de alta precisión es una necesidad para realizar calibraciones trazables y creíbles.
La precisión de la medición de la Temperatura ambiente de la mayoría de los productos de espejos enfriados de Michell Instruments es de ±0,1 °C (±0,18 °F). Cuando el parámetro de calibración es la humedad relativa, también es necesaria una medición de la temperatura ambiente como la otra entrada a la ecuación que la determina a partir del punto de rocío: La presión de vapor (e) se determina resolviendo la fórmula de Sonntag (1990) para la temperatura actual del punto de rocío. La presión de vapor de saturación (es) se halla repitiendo el proceso para la temperatura ambiente. Así se obtiene la humedad relativa en %rh.
Este cálculo está reconocido y publicado en la publicación de 1996 del National Physical Laboratory, 'A Guide to the Measurement of Humidity' . En la mayoría de los casos, este método permite obtener incertidumbres de medición inferiores a las que se obtienen con los higrómetros que miden directamente la humedad relativa.
Aunque los higrómetros de espejo enfriado de Michell Instruments son fundamentales y tienen una deriva muy baja, para mantener la trazabilidad de su referencia le sugerimos que nos lo devuelva para calibrarlo con uno de nuestros patrones de transferencia de forma regular.
Disponemos de diseños de colectores estandarizados o personalizados para los sensores de punto de rocío de Michell Instruments en función del número de sensores que se pretendan calibrar en el sistema en un momento dado. También podemos diseñar colectores personalizados para aceptar sensores o instrumentos que no sean de Michell; la configureción óptima se diseña a partir de las dimensiones del dispositivo y su disposición de montaje.
Podemos integrar diversos componentes y funciones del sistema, como el registro de los sensores sometidos a prueba, el instrumento de referencia y otras mejoras. Por favor, contáctenos para más detalles.
Estamos especialmente cualificados para asesorar a nuestros clientes que deseen realizar sus propias calibraciones de humedad. Fabricamos una amplia gama de equipos de calibración de humedad (desde calibradores de sobremesa totalmente integrados hasta los componentes independientes necesarios para un sistema personalizado) que utilizamos a diario en nuestros propios laboratorios de calibración de humedad y temperatura en todo el mundo.
Guía de selección del sistema de calibración
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Calibración de humedad y temperatura
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Servicios de Calibración de Humedad Relativa PST22 términos esenciales de la Calibración de la humedad que debe conocer
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