ntc 5152 calibracion temperatura

8/20/2019 NTC 5152 Calibracion Temperatura

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NORMA TÉCNICA NTCCOLOMBIANA 5152

2003-02-26

MÉTODOS DE ENSAYO PARA TERMÓMETROSINDUSTRIALES DE RESISTENCIA

E: STANDARD TEST METHODS FOR TESTING INDUSTRIALRESISTANSE THERMOMETERS

CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica (IDT) a lanorma ASTM (E 644:98 StandardTest Methods for Testing IndustrialResistanse Thermometers) Copyright ASTM International. 100 Barr HarborDrive West Conshohocken, PA19429, USA.

DESCRIPTORES: termómetro; calibración deinstrumentos de medición; método deensayo.

I.C.S.: 17.200.20

Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción Editada 2003-03-17


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PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismonacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamentalpara brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con elsector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas enlos mercados interno y externo.

La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnicaestá garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este últimocaracterizado por la participación del público en general.

La NTC 5152 fue ratificada por el Consejo Directivo del 2003-02-26.

Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda entodo momento a las necesidades y exigencias actuales.

A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma através de su participación en el Comité Técnico 2 Metrología.

ASOPESAJECOLCERÁMICAECOPETROLFUNDACIÓN CENTRO DE CALIDAD YMETROLOGÍA

INGENIERÍA DE SERVICIOSSUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA YCOMERCIOUNIVERSIDAD NACIONAL

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de lassiguientes empresas:

AGROGESTIÓN XXI ASOCRETOSBALANZAS BAICO LTDA.BÁSCULAS COMERCIALES

INDUSTRIALES LTDA.BÁSCULAS MORESCOCEMENTOS PAZ DEL RÍOCENTRAGASCOATS CADENA LABORATORIOLONGITUDESCOLCLINKERCOMPROIND LTDA.E&MELECTRO PORCELANA GAMMAEMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍAGASES DE BOYACÁ Y SANTANDER

ICPCIMPROTEC LTDA.INDUSTRIAS PHILIPS S.A.INGENIERÍA DE SERVICIOS

LABORATORIO DE FUERZAMETROLABOR LTDA.METRÓN QUALITY CONSULTINGMULTI-INGENIERÍAPOSTOBÓNPROMETÁLICOS S.A. LABORATORIOMASAS Y BALANZASPROMIGAS E.S.P.SENA-CENTRO NACIONAL COLOMBOITALIANOSHELL COLOMBIA S.A.SIGMA E.U.

TECNIBÁSCULAS LTDA.UNILEVER ANDINA S.A.


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ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados

normas internacionales, regionales y nacionales.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN


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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5152

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MÉTODOS DE ENSAYO PARA TERMÓMETROSINDUSTRIALES DE RESISTENCIA

1. OBJETO

1.1 Esta norma describe los principios, aparatos y procedimientos para la calibración yensayo de termómetros industriales de resistencia.

1.2 Esta norma comprende los ensayos para resistencia de aislamiento, calibración, errorde inmersión, efectos de presión, tiempo de respuesta térmica, efecto de vibración, choquemecánico, efecto de auto-calentamiento, estabilidad, efecto termoeléctrico, humedad ehistéresis térmica.

1.3 Esta norma no necesariamente tiene como objetivo todos los tipos de termómetros,

como tampoco necesariamente se recomienda o resulta apropiada para aplicarse a todos ellos.En el Apéndice X.4 se tabulan la repetibilidad y reproducibilidad esperada de los resultados.

1.4 Estas normas, cuando se especifican en un documento de compra, deben regir elmétodo de ensayo del termómetro de resistencia.

1.5 Las especificaciones de desempeño del termómetro, los límites de aceptación y losmétodos de muestreo no están comprendidos en esta norma; por ende, deberían especificarsepor separado en el documento de compra.

1.6 Esta norma no pretende referirse a todos los problemas de seguridad, si existen,asociados con su empleo. Es responsabilidad del usuario, antes de su utilización, establecerlas prácticas tanto de seguridad como de sanidad apropiadas, así como determinar laaplicación de limitaciones reglamentarias. En los numerales 6.3.2, 6.3.5 y 8.1 se presentandeclaraciones de precaución específicas.

2. REFERENCIAS NORMATIVAS

Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación deeste documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada.Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado(incluida cualquier corrección).


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2.1 NORMAS ASTM

NTC 4476:1998, Métodos de ensayo para la inspección y verificación de termómetros.(ASTM E 77).

E 230, Temperature-Electromotive Force (EMF) Tables for Standardized Thermocouples

E 344, Terminology Relating to Thermometry and Hydrometry

E 563, Practice for Preparation and Use of Freezing Point Reference Baths

E 1137, Specification Industrial Platinum Resistance Thermometers

E 1502, Guide for use of Freezing-Point Cells for Reference Temperatures

E 1750, Guide for Use of Water Triple Point Cells

E 1751, Guide to Temperature Electromotive Force (EMF) Tables for Non-Letter DesignatedThermocuple Combinations

2.2 NORMA MILITAR

MIL-STD-202 Test Methods for Electronic and Electrical Component Parts

3. TERMINOLOGÍA

3.1 DEFINICIONES

3.1.1 Las definiciones dadas en la Terminología E344 se deben aplicar a esta norma.

4. IMPORTANCIA Y USO

4.1 Esta norma ofrece métodos uniformes para ensayar termómetros industriales deresistencia de modo que una determinada persona que realice el ensayo pueda esperarobtener el mismo valor de un resultado de ensayo a partir de sucesivas mediciones en elmismo artículo de ensayo dentro de los límites de repetibilidad presentados en el Apéndice X.4.Las entidades independientes que realizan el ensayo también pueden esperar obtener elmismo resultado del ensayo del mismo artículo dentro de los límites de reproducibilidad

presentados en el Apéndice X.4.4.2 Estos ensayos se pueden emplear para calificar los termómetros de resistencia deplatino para uso en aplicaciones específicas a fin de que cumpla con una especificaciónparticular tal como la norma ASTM E1137, o para evaluar los méritos relativos de artículos deensayo equivalentes suministrados por uno o más fabricantes, o para determinar los límites dela aplicación de un diseño particular de termómetro.

4.3 En el Apéndice X.4 se incluye la repetibilidad y reproducibilidad esperadas de métodosde ensayo seleccionados.


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4.4 Algunos ensayos no destructivos descritos en esta norma pueden aplicarse atermómetros que posteriormente puedan venderse o utilizarse; otros ensayos destructivospueden impedir la venta o el uso del artículo de ensayo debido al daño que tales ensayos puedenproducir.

PROCEDIMIENTOS

5. ENSAYO DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

5.1 OBJETO

La resistencia de aislamiento entre el elemento del termómetro con sus alambres de conexión ysu forro externo, recubrimiento o medio para montaje, debería ser suficiente para evitar unacorriente significativa en un camino cerrado hacia tierra o de derivación eléctrica en el circuitode medición, o cualquier falla del circuito si se aterriza la fuente de excitación. En este ensayo

se da por supuesto que el termómetro tiene un forro o carcasa metálica u otro conductoreléctrico. Los factores más probables que contribuyen a la falla del aislamiento son lacontaminación, por lo general proveniente de la humedad y la ruptura mecánica debido al dañofísico que se cause al dispositivo. La mayoría de aislamientos cerámicos de óxido absorben lahumedad. Se espera que esta humedad migre hacia dentro del termómetro, dependiendo de lacondición de temperatura de uso, y que cause variaciones en la resistencia de aislamiento. Porconsiguiente, las condiciones de ensayo para la resistencia de aislamiento deberíanaproximarse a las condiciones más severas de uso probable y deberían especificarse como unmínimo a una temperatura, humedad, presión y tensión de ensayo específicas. Se recomiendamedir la resistencia de aislamiento empleando polaridad directa e invertida en tensiones DCaplicados. También pueden emplearse los métodos de ensayo aplicados habitualmente con elartículo de ensayo a temperatura ambiente para determinar la resistencia de aislamiento atemperaturas hasta la temperatura nominal de aplicación para el termómetro de resistencia. Elpresente tiene como propósito ser un ensayo no-destructivo.

5.1.1 La resistencia de aislamiento, como se mide entre los conductores y el recubrimiento,no representa la resistencia en derivación en paralelo con el elemento sensor. Porconsiguiente, este ensayo no debería emplearse para calcular errores de medición detemperatura causados por inadecuada resistencia de aislamiento a través del elemento sensor.

5.2 APARATOS

5.2.1 Puesto que la resistencia de aislamiento va a medirse en conjunto con otros ensayos, el

termómetro debe montarse como se requiere para estos ensayos.5.2.2 Cualquier equipo fabricado para el propósito de ensayo de resistencia de aislamientodebe ser capaz de medir una resistencia de mínimo 10 gigaohmios (10 GΩ) a la tensión deensayo especificado.

NOTA 1 PRECAUCIÓN Algunos instrumentos diseñados para ensayo de resistencia de aislamiento son capacesde producir tensiones letales (100 voltios ó más) en sus terminales de medición. Tales instrumentos deberían tenerrótulos de advertencia y deberían emplearlos sólo personal supervisado y bien capacitado.

5.3 PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN

5.3.1 Se realizan las mediciones de verificación en un resistor de referencia de 10 gigaohmios(10 GΩ). Se verifica el instrumento de medición al ± 5 % en la resistencia de aislamientomínima requerida empleando un resistor de resistencia certificado. Estos resultados deberían


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acompañar el reporte de ensayo en el termómetro de resistencia de platino (PRT). Por ejemplo; Al ensayar un PRT con una resistencia de aislamiento mínima de 100 megaohmios (10 MΩ),debería ensayarse el medidor con un resistor que tenga una resistencia certificada de100 megaohmios ± 5 %.

5.3.2 Se realizan las mediciones de resistencia de aislamiento entre los cables conectores yel forro o recubrimiento (1) antes de someter al termómetro a las condiciones de cualquierensayo concurrente (calibración, presión, vibración), (2) durante el ensayo y (3)inmediatamente después de que el termómetro ha regresado a condiciones ambiente. Todoslos valores medidos de la resistencia de aislamiento para cada condición de ensayo debenexceder el valor mínimo especificado.

5.3.3 Se aplica la tensión de medición especificado entre los cables conectores unidos y elforro del termómetro o entre los circuitos que se van a aislar. Se toman mediciones conpolaridad normal e invertida y se registra la lectura inferior. Se toma la lectura dentro de los 10 sdespués de la aplicación de la tensión. Puesto que sólo interesan los valores mínimos deresistencia de aislamiento, la exactitud de la medición sólo debe ser suficiente para garantizar

que se cumpla con el requisito mínimo. Las mediciones de aislamiento realizadas durante lavibración requieren de un dispositivo indicador de alta velocidad, tales como un osciloscopio,para detectar cambios transitorios rápidos en la resistencia.

5.4 Se espera que la repetibilidad del valor de medición sea ± 5 % y la reproducibilidad ± 10 %.Véanse en el Apéndice X.4 los resultados del ensayo basado en descarte empleado paradeterminar la repetibilidad y reproducibilidad de este ensayo.

6. CALIBRACIÓN DEL TERMÓMETRO

6.1 OBJETO

Este método de ensayo comprende formas recomendadas de calibración de termómetrosindustriales de resistencia. Se describirán los métodos comunes a la mayoría de calibraciones,aunque los métodos de ensayo presentados generalmente no son para ensayo del termómetrobajo condiciones reales de uso. Las condiciones de transferencia de calor pueden variarampliamente, dependiendo del medio, longitud de inmersión, tasa de flujo del medio, etc. Estasy otras condiciones deberían evaluarse cuidadosamente antes de instalar un termómetro paracalibración o para medición de la temperatura. Los termómetros de resistencia puedencalibrarse empleando el método de comparación o el método de punto fijo, o ambos. Losresultados de la calibración se pueden emplear para evaluar la intercambiabilidad, paraestablecer una relación única de resistencia-temperatura para el termómetro bajo ensayo, o

para verificar la conformidad con una norma. En los ensayos de calibración, se debería tenercuidado para minimizar el choque térmico al termómetro al insertarlo en un ambiente calentadoo enfriado, o al retirarlo de un horno o baño caliente. Las transiciones deberían hacerselentamente, pre-calentando o pre-enfriando el termómetro cuando fuera posible. Se pretendeque este ensayo sea no-destructivo. Sin embargo, la calibración de un termómetro a unatemperatura mayor que la experimentada previamente puede cambiar su calibración atemperaturas inferiores. Las resistencias tomadas a temperaturas ascendentes deberíancompararse con aquellas tomadas a temperaturas descendientes para detectar cualquiercambio en las características del termómetro (véase el numeral 16, Histéresis Térmica).


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6.2 MÉTODOS DE CALIBRACIÓN

6.2.1 Método de comparación

Este método consiste en la medición de la resistencia del termómetro de ensayo en un medio

isotérmico, cuya temperatura se determina mediante un termómetro de referencia calibrado. Eltermómetro de referencia puede ser uno de termopar, un termómetro líquido-en-vidrio, untermómetro de resistencia u otro termómetro de suficiente exactitud que se haya calibradomediante un método aprobado.

6.2.2 Método de punto fijo

Este método consiste en medir la resistencia del termómetro a la temperatura definida por elestado de equilibrio entre diferentes fases de una sustancia pura o una mezcla de sustanciaspuras. Cada punto fijo ofrece una calibración del termómetro de ensayo en sólo unatemperatura definida por fases de equilibrio adecuadas. La temperatura es una propiedadintrínseca de un estado de equilibrio propiamente especificado de una sustancia, tal como el

punto de congelamiento a 1 atm. La temperatura de algunos dispositivos de punto fijo puederepetirse hasta ± 0,1 m °C ó mejor.

6.3 APARATOS Y PROCEDIMIENTO

6.3.1 Baño de temperatura del punto de hielo

El punto fijo más ampliamente empleado y más sencillo es el de temperatura del punto de hielo.La temperatura del punto de hielo (0 °C) puede realizarse con un error de menos de 0,01 °C si seprepara y emplea adecuadamente. Pueden realizarse errores significativamente mayores siexisten ciertas condiciones. Se refiere a los usuarios de este método de ensayo a laPráctica E 563 que contiene una discusión más detallada en cuanto a la preparación adecuaday uso de baños de temperatura del punto de hielo.

6.3.2 Puntos de congelamiento

Además del baño de temperatura del punto de hielo, la temperatura de punto de congelamientopuede emplearse en puntos fijos. Los materiales de punto de congelamiento identificados en laGuía E 1502 son los que se emplean más comúnmente.

6.3.3 Punto triple de agua

El punto triple de agua es un punto fijo termométrico empleado comúnmente para calibrar

termómetros. A fin de realizar con exactitud el punto triple de agua, se emplea un punto tripe decelda de agua. Esta celda debe prepararse y manipularse de una manera específica. Se dirigeal usuario a la Guía E 1750 para la preparación y uso de celdas de punto triple de agua.

6.3.4 Baños en fluidos

Se controla la temperatura de los baños de fluidos ajustando la cantidad de calor o fríomientras se agita el fluido de baño. Se determina la cantidad de calor o frío por la indicación deun termómetro sensible en el baño. La Tabla 1 enuncia algunos de los medios de bañocomunes y sus intervalos útiles de temperaturas de operación. El medio de baño debe serquímicamente estable en las temperaturas de operación y ser inerte al contenedor del baño y elmaterial del termómetro la temperatura del baño debe ser estable con el tiempo y uniforme en

el espacio de trabajo a las temperaturas de operación. Para ensayar la estabilidad del baño,inserte un termómetro de referencia en el espacio de trabajo del baño y se registra la


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temperatura como una función de tiempo. Las variaciones de lecturas indican el límite deestabilidad del baño. A fin de ensayar la uniformidad de la temperatura del baño, mientras semantiene la posición del primer termómetro de referencia fijado en el espacio de trabajo delbaño, se inserta un segundo termómetro de referencia en varias posiciones en el baño y sedetermina la temperatura en relación con la del primer termómetro de referencia. Las

variaciones indican el grado de uniformidad de temperatura del baño. Un bloque de cobre,aluminio u otro metal compatible sumergido completamente y suspendido en el fluido del bañopuede ser más estable y uniforme en la temperatura que el baño. Dicho arreglo con pozos paratermómetros en el bloque son adecuados para calibrar termómetros. A fin de determinar lacalificación del bloque para el trabajo, se siguen los procedimientos antes descritos para bañosde fluidos. El procedimiento de calibración puede adecuarse controlando la temperatura delbaño empleando un termómetro patrón o con un termómetro de trabajo que se haya calibradoen los diversos puntos de control en términos de un termómetro patrón.

Tabla 1. Medio de baño en fluido e intervalo de temperatura operante típica

Medio Intervalo de temperatura, °C

Halógeno (CH Comp. Mezclas) -150 a -70 Aceites de silicona -100 a 315

Aceites minerales livianos -75 a 200 Agua 0 a 100GIT (galio-62,5 %; 2 000 indio- 21,5 %; estaño-16 %) 15 a 2 000

Fluidos secos (lecho de partículas fluidizado) 75 a 850

Sales Fundidas 200 a 620

Estaño líquido 315 a 540Los fluidos por encima de 100 °C pueden reaccionar violentamente si se sumerge agua o un objeto húmedo dentrode ellos.

El GIT no hace ebullición hasta aprox. 2000 °C, no obstante puede atacar algunos materiales debido a que se

humedece y remueve las superficies de óxido. El aluminio y la plata se erosionan lentamente a temperaturaambiente y rápidamente por encima de 100 °C. El acero inoxidable 304 y 316 ha estado en contacto con el GIT enel aire a 406 °C durante 520 días sin daño. La temperatura máxima cuando está en contacto con 304 ó 316 SSTdebería ser de 650 °C.

El GIT, el cual se funde a temperatura ambiente y es de color plateado, superficialmente se parece al mercurio. Siestos dos líquidos se mezclan en forma inadvertida, ocurrirá una reacción exotérmica violenta, la cual esdefinitivamente peligrosa. El GIT puede diferenciarse del mercurio puesto que humedece rápidamente loscontenedores de vidrio mientras que el mercurio no humedece el vidrio y muestra un menisco característico en lainterfase. Se deberían aplicar los rótulos adecuados a los contenedores de la eutéctica: "NO MEZCLAR CONMERCURIO".

Algunos baños de sal recién preparados pueden requerir remoción de componentes corrosivos. Algunas salescorroerán el vidrio.

NOTA 2 PRECAUCIÓN Los fluidos pueden encenderse fácilmente por encima de sus puntos de inflamación. Losfluidos por encima de los 100 °C pueden erupcionar violentamente si se coloca agua u objetos húmedos en ellos. Sedebería tener cuidado al manipular líquidos o vapores corrosivos, tóxicos o peligrosos.

6.3.4.1 Baños de agua

Los baños de agua son satisfactorios en el intervalo de temperatura entre 0 °C y 100 °C (véasela NTC 4476). Se encuentran disponibles algunos baños que combinan las ideas básicasmostradas en la NTC 4476 con bombas de modo que el fluido del baño pueda circular paracalentar o enfriar un baño externo. Muchos baños comercialmente disponibles tienencalentadores autónomos, serpentines refrigerantes, agitadores y controladores de temperatura.


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6.3.4.2 Baños de sal

En el intervalo de temperaturas entre 200 °C y 620 °C, resultan útiles los baños de sal. En laNTC 4476 se describen un baño de sal y los procedimientos para su empleo. Se encuentrancomercialmente disponibles baños de sal para calibrar termómetros. Algunos baños de sal,

diseñados principalmente para tratamiento al calor de metales y otros materiales, pueden serútiles para calibrar termómetros.

NOTA 3 PRECAUCIÓN La sal fundida reaccionará violentamente si el agua entra en contacto con ella (véase ladeclaración de precaución en la Nota 2). Si bien algunas sales corroerán el vidrio, algunos baños de sal reciénpreparados también pueden requerir remoción de componentes corrosivos.

6.3.4.3 Baños refrigerados

En el intervalo de temperaturas por debajo de la ambiente, los baños pueden enfriarse porrefrigeración mecánica o criogénica. La selección de fluidos para tales baños se veráinfluenciada por el intervalo de temperatura. Se deberían incorporar medios en el diseñoexperimental para evitar la condensación de la humedad. En la NTC 4476 se presenta unapequeña discusión acerca de fluidos de baños refrigerados.

NOTA 4 PRECAUCIÓN Algunos de estos fluidos son inflamables a temperatura ambiente y algunos expulsanvapores venenosos. Deben manipularse con cuidado y se recomienda la operación en un área encerrada.

6.3.4.4 Baños de vapor

Se pude emplear un baño de vapor por debajo de 0 °C. (Si bien el método es utilizable atemperaturas que excedan 100 °C, resulta más conveniente emplear otros tipos de baños. Enla Figura 1 se muestra un baño de vapor típico. Un bloque isotérmico aloja el termómetro deensayo y el termómetro estándar. Se bobina un calentador eléctrico en la superficie del bloque. Al vaporizar un criógeno (por lo general nitrógeno líquido) los vapores podrán enfriar el bloque.

Se aplican unos pocos milivatios de energía al bloque para elevar su temperatura al valordeseado para la calibración. Por lo general, se emplea un controlador electrónico paraestabilizar la temperatura del bloque. Se requiere un suministro de energía estable para brindaruna tasa constante de vaporización del criógeno. Dependiendo del tamaño del bloque, elnúmero de termómetros de ensayo y la conducción de calor debajo de los soportes o alambresconectores, se pueden requerir amortigüadores de radiación y convección en el baño paramantener constante la temperatura del bloque.

6.3.5 Calibraciones con bloque seco

A temperaturas elevadas se puede emplear en la calibración un horno acondicionado con unbloque metálico grande. Se inserta el termómetro de ensayo y el termómetro de referencia en

pozos en el bloque y se realizan calibraciones de comparación. El método es especialmente útilpor encima de 300 °C y está limitado principalmente por la uniformidad de la temperatura delbloque y el error de conducción del termómetro de ensayo. Se debe estar seguros de que lospozos del termómetro sean los suficientemente profundos y que encajen tanto con lostermómetros que hagan que el error de pérdida de conducción sea despreciable.


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Orificios para termómetrosTubo de relleno de criógeno

Cubierta

Líneas de soportede alambre fino

Orificios para termómetrosy ventilación de gas

Forros

Matraz DEWARE

Criógeno de ebullicicón

Calentador (fuentede potencia estable)

Amortiguadores

Bobinado del calentador

Termómetrobloque de ensayo

Figura 1. Baño de vapor típico

6.4 TERMÓMETROS DE REFERENCIA

Los termómetros de referencia deben tener una calibración conocida, una incertidumbreestablecida sobre el intervalo de temperatura, y deben ser adecuados para la aplicación decalibración destinada.

6.4.1 Termómetros de resistencia de platino estándar ( SPRT)

Los SPRTs son los termómetros de referencia más exactos y se emplean en la definición de laITS-905 desde aproximadamente -259 °C hasta 962 °C. El elemento sensor del SPRT seelabora de platino puro y se soporta esencialmente libre de tensiones. Debido a su delicada

construcción el SPRT se daña fácilmente por choque mecánico y debe manejarse con cuidadopara retener su calibración.

6.4.2 Termómetros de referencia secundarios

Los termómetros de referencia secundarios son termómetros de resistencia de platino industrialfabricados especialmente y están sujetos a tratamiento especial al calor y calibración paraestablecer su incertidumbre de medición. Estos termómetros contienen construcciones deelemento sensor que no se ven afectadas fácilmente por la manipulación como los SPRT. Noobstante, por lo general, tienen mayores incertidumbres de medición y una menor serie de usosque los SPRT.

5 Presion Thomas, H., Metrologia 27, 3 (1990), Mangum, B, W, Journal of Research Mist 95, 1990 P,69


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sensibilidad de la instrumentación de medición debe ser coherente con la incertidumbre demedición de temperatura especificada. Se pretende que este ensayo sea no-destructivo.

7.1.1 Es posible que este ensayo no sea aplicable a los termómetros con longitudes deinmersión menores a 51 mm (2 pulgadas).

7.2 APARATOS


Véase el numeral 6.3.1.

7.2.2 Instrumento de medición

Véase el numeral 6.5

7.3 PROCEDIMIENTO

7.3.1 Se inserta el PRT de ensayo en el baño de temperatura del punto de hielo hasta queninguna inserción adicional cause cambio significativo en la salida. Esta inserción puede incluirun flanche de montaje, roscas, etc. El propósito de este requisito es maximizar la transferenciade calor entre la parte superior del termómetro y el baño de modo que el error de conduccióndel vástago sea despreciable.

7.3.2 Se emplea corriente de operación normal (por lo general 1 mA) si se especifica. De otromodo, se emplea una corriente operante que no origine auto-calentamiento significativo. Seregistra la resistencia del PRT de ensayo cuando se alcance el equilibrio.

7.3.3 Se retira lentamente el termómetro del baño en pequeños incrementos hasta que laresistencia se incremente en forma equivalente a la incertidumbre medida especificada. Se dauna pausa lo suficientemente larga después de cada cambio de incremento en la profundidadde inmersión para asegurar que se alcance el equilibrio térmico.

NOTA 5 Esta profundidad de inmersión en el baño como se mide desde la punta del sensor hasta la superficie delnivel líquido es la longitud mínima de inmersión para el PRT de ensayo.

7.4 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD (R&R)

Para termómetros con incertidumbres de medición especificadas de 0,01 °C a 0,1 °C, lalongitud mínima de inmersión debería ser repetible hasta ± 5 mm y reproducible hasta ± 10 mm.En el Apéndice X.4 véanse los resultados del ensayo basado en descarte para determinar larepetibilidad y reproducibilidad del ensayo.

8. ENSAYO DE PRESIÓN

8.1 OBJETO

Este ensayo tiene como propósito determinar la conveniencia del termómetro de resistenciapara operación a presiones elevadas. Debería ensayarse el termómetro de resistencia en unrecipiente que se haya llenado por completo con agua.


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NOTA 6 PRECAUCIÓN Se emplean medios comprensibles sólo con extremo cuidado debido al riesgo inherentede explosión. El aparato de ensayo también debe diseñarse para soportar presiones de ensayo mayores que elartículo de ensayo. Se pretende que este ensayo sea no-destructivo, a menos que el artículo de ensayo falle. Si elartículo de ensayo pasa el ensayo de presión, entonces puede emplearse en la aplicación del proceso.

8.2 APARATOS

8.2.1 Recipiente de presión

En la Figura 2 se muestra un bosquejo de un recipiente hermético a la presión. El recipientedebe ser compatible con el requisito de presión.


Véase el numeral 6.3.1.

8.2.3 Instrumentos de medición

El puente, potenciómetro, o dispositivos electrónicos empleados para medir la resistenciadeberían ser similares a los descritos en el numeral 6.5.

8.2.4 Fuente de presión

Se puede emplear una bomba hidráulica operada manualmente u otro mecanismo de bombeo junto con un manómetro indicador.

Alojamiento para recibir el termómetro de resistencia

Conección para presión

Figura 2. Recipiente de ensayo de presión


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NOTA 7 Precaución Observe todas las precauciones de seguridad aplicables para líquidos bajo presión.

8.2.5 Aparatos de resistencia de aislamiento

Se emplean los aparatos indicados en el numeral 5 para medir la resistencia de aislamiento.

8.3 PROCEDIMIENTO

8.3.1 Instalación

Se monta el termómetro de resistencia en el recipiente de presión (el cual se ha llenadopreviamente con agua) de modo que no ocurra fuga. Se conecta la fuente de presión alrecipiente y fije los alambres del termómetro al instrumento de medición de resistencia. Seinserta el recipiente de presión en el baño de temperatura de hielo fundente y se dejaestabilizar la lectura de la resistencia a la temperatura.

8.3.2 Mediciones

Se permite estabilizar la salida con una corriente de excitación apropiada y sin ninguna presiónhidrostática aplicada al termómetro. Se obtiene una medición de resistencia en el punto detemperatura de hielo fundente seguida por un ensayo de resistencia de aislamiento (véanse losnumerales 5 y 6). Se presuriza el recipiente dentro un intervalo de ± 10 % del valorespecificado. Después de que las lecturas del termómetro se vuelven estables, se repite ladeterminación de resistencia a temperatura del punto de hielo y el ensayo de resistencia deaislamiento con la presión aplicada al termómetro. Se reduce la presión del recipiente a presiónatmosférica y se repiten las mediciones de resistencia de aislamiento a temperatura de hielofundente y temperatura ambiente. Se retira el termómetro del recipiente y se examina si existedeformación o cualquier otro efecto debido a la presurización hidrostática.

8.3.3 Calificación

Las diferencias entre la resistencia de temperatura de hielo fundente del termómetro a presiónde ensayo y el promedio de las dos mediciones a presión atmosférica deben constituir laestabilidad de la presión del termómetro de resistencia.

8.4 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD (R/R)

Existe una alta probabilidad de que la repetición del ensayo de presión en un termómetroparticular (repetibilidad) o su posterior ensayo por otro operario (reproducibilidad) ofrezca lamisma indicación de la condición del termómetro. Las diferencias (véase el numeral 8.3.3) sonsignificativas si son mayores que la repetibilidad de la medición de temperatura del puntode hielo (Tabla X.4.1).

9. ENSAYO DE RESPUESTA TÉRMICA-TIEMPO

9.1 OBJETO

El tiempo de respuesta térmica es el tiempo requerido para que un termómetro reaccione a unavariación repentina de temperatura y alcance la resistencia correspondiente a alguna fracciónespecificada del cambio total de temperatura. Este método es aplicable a las mediciones detiempo de respuesta mayores a 1 s empleando registradores de gráficas en banda de papel,

aunque se ha aplicado exitosamente para medir tiempos de respuesta más cortos empleandosistemas de adquisición de datos digitales. La temperatura inicial debería ser la ambiente a finde evitar una fluctuación transitoria superimpuesta durante la transferencia a la segunda


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Termómetro

Punto depivote

Mecanismo develocidad variable

Controlador de velocidad

Calentadordel baño

Mitad de un tambor de 55 gal.con aislamiento externo

Diámetro recomendado decilíndro interior 13 de cilíndroexterior (55 gal/tambor)

Figura 3.

9.3 PROCEDIMIENTO

9.3.1 Instalación y organización para el ensayo

Se monta el termómetro en un artefacto adecuado en el brazo de pivote de modo que se puedasumergir el termómetro a su mínima longitud de inmersión en el baño. Se estabiliza el baño a latemperatura especificada. Se rota el baño a fin de proveer la velocidad de fluido especificada(para agua, la velocidad de fluido típica es 1m/s). Se ajusta la extensión y se ponen en cero loscontroles del registrador a fin de ofrecer un ancho de gráfico conveniente, empleando

resistores en lugar del termómetro para estimular tanto las temperatura ambiente como la delbaño. La temperatura correspondiente al porcentaje especificado de la diferencia de latemperatura puede simularse de manera similar, y trazarse una línea correspondiente a estatemperatura en el gráfico del registrador.

9.3.2 Medición

Se estabiliza el termómetro, en su posición elevada, a temperatura ambiente y luego se lesumerge rápidamente en el baño de fluido. El barrido de tiempo inicia automáticamente en elinstante en que el termómetro entra al baño, y el registro continúa hasta que el termómetro haalcanzado el cambio especificado en la temperatura. Se realizan mínimo tres mediciones encada termómetro, y se asegura que sean concordantes dentro de la repetibilidad especificada.


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Se espera que la R & R del 63,2 % de tiempos de respuesta térmica, para respuestastransitorias desde temperaturas ambiente hasta baños a 70 °C, sea de ± 5 % y ± 10 %,respectivamente, con termómetros de tiempos de respuesta de 1 s a 30 s (véanse en el

Apéndice X.4 los resultados del ensayo basado en descarte para determinar la repetibilidad yreproducibilidad de este ensayo).

10. ENSAYO DE VIBRACIÓN

10.1 OBJETO

En aplicaciones industriales, los termómetros de resistencia se someten a movimientovibratorio significativo: En este ensayo se examinan las características de desempeño de lostermómetros durante y después de someterlos a límites de vibración especificados. El siguientemétodo describe equipo de vibración de onda sinusoidal, artefactos, evaluación de artefactos,

procedimientos y criterios de aceptación. El usuario debe especificar la duración del ensayo,los niveles de vibración, el espectro de frecuencia y los requisitos de desempeño. Todos losensayos y evaluaciones deben realizarse a una temperatura de 25 °C ± 10 °C a menos que seespecifique de otra manera. Este ensayo puede afectar las características del artículo deensayo de una manera no inmediatamente evidente partiendo de las mediciones deresistencia-temperatura realizadas después del ensayo. Si se van a vender o emplear losartículos de ensayo después del ensayo de vibración, se pueden necesitar ensayos decalificación adicionales a fin de observar posible indicación de temperatura intermitente.

10.2 APARATOS

10.2.1 Generador de vibración

Se debe emplear un generador que sea capaz de producir movimiento sinusoidal en losintervalos de aceleración y frecuencias especificadas. El generador debe tener las siguientescapacidades mínimas:

10.2.1.1 Fuerza adecuada para impulsar el artefacto de vibración y el espécimen de ensayohasta doblar la amplitud (desplazamiento pico a pico) y la aceleración (nivel g) especificadas.

10.2.1.2 Capacidad de barrer logarítmicamente el espectro de frecuencia especificado a tasasespecificadas (sin exceder 1 octavo por min)

10.2.1.3 Capacidad de controlar la amplitud y la aceleración (nivel g) de la vibración a ± 10 %del nivel especificado.

10.2.1.4 Capacidad de controlar la frecuencia a ± 2 %

10.2.2 Artefactos de vibración

Estos requisitos establecen las normas mínimas para artefactos de vibración. En general, laintención es ofrecer un artefacto que simule en forma muy aproximada las condiciones deservicio del artículo de ensayo.

10.2.2.1 Material

Magnesio, aluminio u otros materiales con altos factores internos de amortigüamiento.


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10.2.2.2 Métodos de fabricación en orden de preferencia:

1) Fundido, luego trabajado en máquina hasta alcanzar las dimensiones deseadas.

2) Trabajado en máquina a partir de material sólido.

3) Ensamble soldado

4) Ensamble atornillado

10.2.3 Evaluación de artefacto de vibración

10.2.3.1 Deben existir las siguientes condiciones para evaluaciones de artefactos:

1) Todos los artefactos se deben evaluar con un prototipo o un espécimen inactivo enel lugar. Este espécimen debe ser dinámicamente equivalente y estar montado enla misma forma que el espécimen.

2) Todos los barridos de evaluación deben cubrir el entero espectro de frecuenciaespecificado.

3) La tasa de barrido de la frecuencia no debe exceder un octavo por minuto, demodo que todas las resonancias puedan responder por completo.

4) Se debe utilizar una cantidad suficiente de acelerómetros o barridos múltiples demodo que la información se obtenga en el área de montaje del espécimen entodos los tres ejes ortogonales principales. Se deben realizar registros continuospara cada barrido. Se deben medir las frecuencias y niveles pico de resonancia.

5) Se debe colocar un acelerómetro de control en el artefacto tan cerca al punto demontaje del espécimen de ensayo como sea posible.

10.2.3.2 El desarrollo del ensayo del artefacto de vibración debe ser como sigue:

1) Empleando las condiciones descritas anteriormente (véanse los numerales

10.2.1, 10.2.2 y 10.2.3) y los niveles de ensayo y frecuencias especificadas porel usuario, se realiza un barrido de vibración en cada uno de los tres ejesortogonales principales del artefacto.

2) Se realiza un registro continuo de la salida del acelerómetro de monitoreo.

3) Se anotan las frecuencias y amplitudes resonantes.

4) Se reubican los acelerómetros de monitoreo según sea necesario para definircompletamente la respuesta de vibración del aparato de vibración alrededor delplano de montaje del espécimen.

10.2.4 Cada artefacto de vibración, cuando se evalúa de acuerdo con los requisitos anteriores,debe cumplir con las siguientes normas mínimas:


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10.2.4.1 La transmisibilidad sinusoidal debe ser tal que la entrada de vibración en el eje de lavibración aplicada del punto de montaje del espécimen debe estar dentro de ± 3 dB de laespecificada en toda la banda de frecuencia, y

10.2.4.2 La diafonía sinusoidal (entrada de vibración en cualquier eje ortogonal al eje de la

vibración aplicada en el punto de montaje del espécimen) no debe exceder la entrada.

10.3 PROCEDIMIENTO

10.3.1 Instalaciones

10.3.1.1 Se fija el termómetro de resistencia al artefacto de vibración de manera que simuletanto como sea posible el método de montaje por emplear en servicio. El cable de señal deltermómetro debe sujetarse al artefacto en un punto de no más de 51 mm (2 pulgadas) dedistancia desde el cable y el recubrimiento si no se asegura de otro modo.

10.3.1.2 Se monta un acelerómetro de control adyacente al punto de montaje del termómetro.

10.3.1.3 Se busca un acelerómetro de monitoreo en el espécimen de ensayo, por lo generalcerca del elemento del termómetro de resistencia. Esta ubicación puede variar cuando elensayo posterior prueba que otras partes del termómetro son más sensibles a la vibración.Continuamente, se registra la salida del acelerómetro de monitoreo. Se debe garantizar que elacelerómetro de monitoreo tenga una pequeña masa en relación con la del espécimen deensayo. En termómetros muy pequeños, o durante el ensayo de vibración a altas temperaturas,tal vez no sea posible el empleo de un acelerómetro de monitoreo.

10.3.2 Búsqueda resonante

10.3.2.1 Se barre a través del espectro de frecuencia especificado a aproximadamente uncuarto de la amplitud y aceleración dobles especificadas. La tasa de barrido debe serlogarítmica y no debe exceder un octavo por minuto.

10.3.2.2 Durante este barrido, se anotan todas las frecuencias resonantes donde la respuesta(desplazamiento del termómetro resonante dividido por el desplazamiento del artefacto devibración) es mayor que 2. Se deben ignorar las resonancias con una respuesta menor que 2.

10.3.2.3 Además de con el acelerómetro de monitoreo descrito en el numeral 10.3.1, lasfrecuencias resonantes también pueden observarse auricularmente, visualmente, con lámparaestroboscópica, microscopios, etc.

10.3.2.4 Se repite la búsqueda resonante en los restantes dos ejes ortogonales principales.10.3.2.5 Se retira cualquier acelerómetro de monitoreo empleado.

10.3.3 Intervalo de resonancia

10.3.3.1 Se seleccionan las cuatro frecuencias resonantes más significativas de cada eje, siexisten anotadas en el numeral 10.3.2. Debería considerarse el uso final, tal como la vibraciónconocida en la ubicación real de campo del termómetro.

NOTA 8 Es posible que las frecuencias resonantes seleccionadas no necesariamente sean las de respuestas deresonancia mayores. El personal del ensayo de vibración y de diseño del producto puede seleccionar otrasfrecuencias que en realidad puedan ser más destructivas para el espécimen de ensayo. Se debería considerar el

uso final, tal como las vibraciones conocidas, o la ausencia de vibraciones, en las ubicaciones reales de campo deltermómetro.


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10.3.3.2 Se realiza vibración a una de las frecuencias resonantes en el nivel y duraciónespecificados por el usuario.

10.3.3.3 Se procede a una de las frecuencias resonantes restantes y se repite el numeral 10.3.3.2.

10.3.3.4 Se continua hasta que se hayan ensayado las frecuencias de resonanciaseleccionadas en todos los ejes.

10.3.4 Vibración de ciclado

Después de terminar el ensayo de vibración de intervalo de resonancia descrito en elnumeral 10.3.3, se realiza la vibración de ciclado de la siguiente manera:

10.3.4.1 Se ajusta el equipo de vibración para barrer el intervalo de frecuencia especificado aun octavo por minuto. Se inicia en la frecuencia más baja especificada.

10.3.4.2 Se ajusta para la amplitud y aceleración especificadas.

10.3.4.3 Se realiza vibración en un eje durante el tiempo especificado por el usuario menos eltiempo tomado para vibración en intervalos resonantes

10.3.4.4 Se repite el procedimiento en los restantes dos ejes ortogonales principales.

10.4 MONITOREO DEL TERMÓMETRO

Se debe monitorear la salida del termómetro durante intervalos resonantes y la vibración deciclado de modo tal que se detecten las variaciones momentáneas de resistencia deltermómetro, las interrupciones o cortos al alojamiento del termómetro. El equipo de monitoreodebería tener una respuesta de frecuencia plana de dc a 10 kHz. El cambio DC o los picosafilados observados (por ejemplo, en el osciloscopio) durante la vibración son indicativos demodos potenciales de falla del sensor.

10.5 MEDICIONES DE PRE- Y POST-VIBRACIÓN

El examen visual no debe mostrar ningún defecto a simple vista. Se mide la resistencia delaislamiento (de acuerdo con el numeral 5) y se satisfacen los requisitos especificados. Se midela resistencia de temperatura de hielo fundente (de acuerdo con el numeral 6.3.1.1) y sesatisfacen los requisitos especificados. Como ensayos adicionales se puede incluir el cicladotérmico (de acuerdo con el numeral 16) a fin de determinar el comportamiento intermitentedurante las fluctuaciones transitorias de temperatura.

11. ENSAYO DE CHOQUE MECÁNICO

11.1 OBJETO

Puede ocurrir choque mecánico durante el embarque y manipulación o como resultado desobretensiones en el equipo de proceso. Este ensayo simula las condiciones de choquemecánico que se espera que soporte un termómetro industrial, empleando equipo de ensayocomercial capaz de producir un pulso de choque de duración y aceleración reproducibles. Esteensayo puede ser destructivo y puede afectar las características del artículo de ensayo cuyaestabilidad durante ciclos térmicos debería calificarse después de los ensayos de choque.


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11.2 APARATOS

11.2.1 Mesa de ensayo de choque

Se emplea una mesa de altura de caída variable, diseñada de conformidad con la norma

MIL-STD 202 (método 213B) o equivalente, para producir medio pulso de aceleraciónsinusoidal de duración de tiempo y aceleración de pico conocidos. Se libera el soporte móvil deensayo en un descenso de caída libre, que se detiene por el impacto en un resorte de acero yse captura en el rebote. Se emplean pesos adicionales para compensar el artículo de ensayo afin de obtener la duración de pulso y aceleración de pico requeridos. También se puedenemplear otros métodos.

11.2.2 Equipo de monitoreo

Se debe emplear un acelerómetro y un osciloscopio de traza dual accionado con una respuestade frecuencia de 2 000 Hz ó mayor para la calibración del pulso de choque y el monitoreo de launidad de ensayo. La sensibilidad del osciloscopio debe ser suficiente para permitir la

detección de una desviación de pulso de choque mayor del 10 % del valor requerido.

11.3 PROCEDIMIENTO

11.3.1 Se debe instalar el artefacto de vibración del numeral 10.2.2, sin la unidad de ensayo enel soporte móvil de la máquina de choque con peso adicional agregado igual al de la unidad deensayo más los pesos para establecer el pulso de choque deseado. Se deber realizar mínimoun descenso de ensayo para verificar la aceleración y la duración del pulso antes de instalar eltermómetro. La aceleración del ensayo debe estar dentro de ± 10 % del nivel g especificado yla repetibilidad de la duración del pulso debe estar dentro de ± 1 ms.

11.3.2 Después de que las alturas de calibración han demostrado la forma de onda correcta, eltermómetro debe montarse en el artefacto de ensayo de vibración y energizarse con unaexcitación de 1 mA a través de dos alambres conectores activos. Se debe emplear un circuitode serie que contenga un resistor de 100 O como una derivación para obtener una deflexión detraza de osciloscopio de mínimo 76 mm (3 pulgadas) para monitoreo.

11.3.3 El soporte móvil de ensayo debe levantarse asta la altura calibrada y hacersedescender tres veces en cada uno de los ejes mutuamente perpendiculares del termómetro conpulso de choque y traza de excitación monitoreada durante cada descenso.

11.4 MONITOREO DE ENSAYO

11.4.1 Cualquier discontinuidad observada en la traza de monitoreo debe considerarse comoindicativa de falla de la unidad de ensayo. La excitación dc de acuerdo con el numeral 11.3.2originará una traza de osciloscopio de línea recta a menos que ocurran defectos tales comocircuitos abiertos, corto-circuitos parciales o completos, o fallas de puesta a tierra.

12. ENSAYOS DE AUTO-CALENTAMIENTO

12.1 OBJETO

La magnitud del auto-calentamiento depende de la potencia (P=RI) generada el elemento deltermómetro y los alambres, y en la conducción de calor desde el elemento del termómetro

hasta el medio del baño. En este ensayo se determina la potencia que causaría un incrementounitario en la temperatura a una temperatura determinada con el termómetro inmerso en un


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medio de transferencia de calor especificado. Se debe declarar la corriente del termómetro a lacual el auto-calentamiento es igual a los límites especificados de incertidumbre. Para conducirensayos de auto-calentamiento, la exactitud de la instrumentación de medición y la estabilidadde la temperatura del baño debe corresponder a una repetibilidad mejor que la especificada delensayo de efecto de auto-calentamiento o el límite especificado del efecto de auto-

calentamiento en la corriente operante. Se puede ensayar el termómetro para auto-calentamiento en condiciones de operación reales mediante los siguientes procedimientos(véanse los numerales 12.2 ó 12.3). Se pretende que este ensayo sea no-destructivo aunque elexcesivo calentamiento en corrientes mayores de la capacidad nominal de corriente máximadel fabricante puede afectar la calibración u operabilidad del termómetro.

12.2 ENSAYO DE AUTO-CALENTAMIENTO EN EL AGUA

12.2.1 aparatos

12.2.1.1 Baño de agua

Un baño bien agitado, mantenido a una temperatura estable cerca de 25 °C (véase elnumeral 6.3.2 para tener una descripción de baños adecuados). El baño mostrado en la Figura 3para el tiempo de respuesta térmica también es adecuado para este ensayo. La rotación deberíacorresponder a una tasa de flujo de agua de 1 m/s.

12.2.1.2 Instrumentos de medición

Véase el numeral 6.5.

12.2.2 Procedimiento

12.2.2.1 Se sumerge el termómetro de resistencia en el baño de agua por lo menos a lalongitud de inmersión mínima. Se mide la resistencia de equilibrio del termómetro en lacorriente más baja aplicada continuamente para la cual la sensibilidad del detectorproporcionaría precisión de medición satisfactoria. Luego, se mide la resistencia de equilibriocon una corriente mayor (2X, 5X, ó 10X, dependiendo de la sensibilidad del sistema demedición). Se repite la medición con la corriente inferior inicial para asegurarse que latemperatura de baño no haya cambiado durante el ensayo.

NOTA 9 El período para la aplicación de las corrientes de ensayo no debe ser menor que el tiempo requerido paraalcanzar el equilibrio térmico, por lo general 10 constantes de tiempo.

12.2.2.2 Se calcula la constante de auto-calentamiento expresada en mW/°C a partir de lasiguiente ecuación:

) R-(R / ) P -S(P C mW/ nto,calentamie-autodeConstante 1212=° 1)

en donde

R = resistencia en la disipación de potencia inferior, O,

R = resistencia a la disipación de potencia superior, O,

S = sensibilidad del termómetro (dR /dt ), en la temperatura de baño, O/ °C,

P = disipación de potencia inferior, (R I), mW, y

P = disipación de potencia superior ( R I ), mW.


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12.2.2.3 Con frecuencia, se especifica el auto-calentamiento de potencia mínima paraincremento de 1 °C en la temperatura aparente del termómetro. A fin de ensayar el requisito deautocalentamiento de potencia mínima para incremento de 1 °C, se mide la resistencia deequilibrio del termómetro en la corriente inferior como se describe en el numeral 12.2.2.1, luegose incrementa la corriente para corresponder al nivel de potencia mínimo especificado (por

ejemplo, RI = 33 mW) y se mide la resistencia de equilibrio. Si el cambio de resistencia esmayor que 1 °C el autocalentamiento del termómetro se ha demorado mucho.

12.3 AUTO-CALENTAMIENTO EN EL AIRE U OTROS GASES

12.3.1 Aparatos

12.3.1.1 Corriente de gas a una temperatura estable cerca de los 25 °C, fluyendo a unavelocidad dentro de 5m/s ± 10 % en un tubo de diámetro por lo menos dos veces laprofundidad de inmersión del termómetro recomendada. El tubo también debe estar cerca de25 °C para evitar efectos de radiación.

12.3.1.2 Instrumentos de medición



12.3.2.1 Se instala el termómetro de forma normal con la corriente de gas de acuerdo con larecomendación de los fabricantes. Se miden las resistencias de equilibrio y se calculan losefectos de auto-calentamiento como se describe en el numeral 12.2.2 ó se ensaya de acuerdocon el numeral 12.2.2.3.

12.4 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD (R & R)

La repetibilidad y reproducibilidad de la constante de auto-calentamiento del termómetrodepende principalmente del mantenimiento de las mismas características de transferencia decalor de la superficie en el aparato de ensayo a lo largo del ensayo. En el Apéndice X.4 véanselos resultados del ensayo basado en descarte para determinar la repetibilidad yreproducibilidad de este ensayo.

13. ENSAYO DE ESTABILIDAD

13.1 OBJETO

Un termómetro debería mantener su característica de resistencia-temperatura especificadadurante largos períodos de tiempo al tiempo que se opera dentro de sus límites de temperaturaespecificados. Se ensaya la estabilidad del termómetro mediante observación de la resistenciade temperatura del punto de hielo después de someter el termómetro para intervalosespecificados en el límite de temperatura superior. Se pretende que este ensayo sea no-destructivo.

13.2 APARATOS

13.2.1 Horno

El horno de ensayo puede ser cualquiera de los comúnmente empleados con termopares otermómetros de resistencia que sean capaces de mantener el límite superior de temperatura


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especificado del termómetro de ensayo. La zona de calentamiento del horno debería sermínimo cuatro veces la longitud de inmersión mínima del termómetro. La diferencia detemperatura en esta zona, longitudinal y radial, no debe exceder 5 °C ó 2 % de la temperatura.El horno puede estar equipado con una placa de cubierta de cerámica perforada capaz deacomodar el diámetro exterior del forro del termómetro. Se debe controlar la temperatura del

horno de ensayo y registrarse dentro ± 10 °C ó ± 15 % de la temperatura especificada.


Véase numeral 6.3.1.1

13.2.3

Véanse los numerales 6.4 y 6.5.


13.2.4.1 Temperatura de hielo fundente

Primero se obtiene la temperatura del punto de hielo como se describe en el numeral 6.3.1.

13.2.4.2 Temperatura elevada

Se inserta el termómetro en el horno de ensayo frío. Se calienta y controla el horno al límitesuperior de temperatura especificado del termómetro de ensayo. Se tiene cuidado engarantizar que la temperatura de cualquier parte del termómetro no exceda la especificacióndel fabricante.

13.2.4.3 Carga de temperatura

Se mantiene el termómetro de ensayo al límite superior de temperatura durante el intervalo detiempo especificado, por lo general de tres a siete días. Se enfría el horno a temperaturaambiente y luego se retira el termómetro. Se obtiene otra lectura de temperatura del punto dehielo. La diferencia entre las dos mediciones es el cambio de resistencia del termómetrodespués de la carga de temperatura.

NOTA 10 Las tasas de calentamiento y enfriamiento no deberían exceder los 50 °C/min.

13.2.4.4 Estabilidad a largo plazo

Se repite el ensayo anterior a intervalos regulares durante el período de tiempo especificado.Se determina la resistencia de temperatura del punto de hielo después de cada carga detemperatura y se compara con la lectura de temperatura del punto de hielo inicial.

13.2.5 Interpretación de los resultados

13.2.5.1 Se especifica la estabilidad de la temperatura del termómetro de ensayo como laresistencia de temperatura del punto de hielo registrada máxima menos la mínima multiplicadapor la dt/dR del termómetro sobre el período total del tiempo de ensayo en el límite detemperatura superior. La desviación de temperatura equivalente en la resistencia deltermómetro es la relación de este cambio en la resistencia al tiempo de calentamiento total, porejemplo, ?R por 100 h.


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13.2.5.2 Representación de la resistencia de temperatura del punto de hielo versustiempo

Se mantiene la representación de la resistencia de temperatura del punto de hielo versustiempo durante el ensayo para indicar las tendencias en la resistencia del termómetro. Para

referencia, se deberían obtener las lecturas de temperatura del punto de hielo al mismo tiempoy compararse con las de termómetros similares que no se hayan sometido a temperaturaselevadas. Los resultados acerca de los termómetros de referencia constituyen el R & R de lasmediciones.

14. ENSAYO DE EFECTO TERMOELÉCTRICO

14.1 OBJETO

14.1.1 La fuerza electromotriz (FEM) térmica en el circuito de medición puede causar un erroren la temperatura indicada. Cuando el aparato de medición es adecuado, al invertir la polaridad

de la corriente de excitación y promediar las lecturas se contribuirá a eliminar este error.

14.1.2 El efecto termoeléctrico depende de los diferentes metales que se emplean en lamanufactura del termómetro (en especial en sus conductores internos), la temperatura, y losgradientes de temperatura. La condición de ensayo debería aproximarse bastante a lascondiciones de uso del termómetro. En el ensayo se pueden emplear los diversos bañosdescritos en el numeral 6.3. El usuario del termómetro debe determinar la corrección de FEMtérmica total bajo las condiciones reales de aplicación. Se pretende que este ensayo sea no-destructivo.

14.2 APARATOS

14.2.1 Baño de temperatura del punto de hielo, baño de agua, baño salino u horno conbloque igualador de temperatura


14.2.2 Instrumentos de medición

Véase el numeral 6.5

14.3 PROCEDIMIENTO

14.3.1 Se obtienen todas las lecturas como una medición directa de FEM térmico, o como ladiferencia entre las lecturas de resistencia dc con las corrientes normales e invertidas. Seregistra la polaridad de todas las mediciones en relación con las conexiones conductoras.

14.3.2 Se inserta el termómetro en el baño y lentamente se varía la longitud de inmersión entrela longitud e inmersión especificada mínima (véase el numeral 7) y la longitud práctica máxima.

14.3.3 Se encuentra la longitud de inmersión a la cual se observa la FEM térmica máxima. Seidentifican los alambres conectores externos empleados. Se conduce el ensayo con otrascombinaciones de conductores.


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14.4 INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

14.4.1 Cuando se realizan mediciones con la corriente de medición en una dirección, el errordebido al efecto termoeléctrico es el equivalente de resistencia (de la FEM térmica) medidoempleando un potenciómetro, o la mitad de la diferencia entre resistencias medida con corrientes

normal e invertida. El error tiene una polaridad como se registra en el numeral 14.3.1.

14.4.2 Cuando el efecto termoeléctrico es despreciable en relación con los requisitos deexactitud de calibración, es posible que no sea necesario eliminarlo mediante los métodos delnumeral 14.1.1 ó 6.5.2 durante otras mediciones.


La R&R de los ensayos de FEM térmico debe ser ± 1 microvoltios al tomar mediciones FEMtérmicas directas (véanse en el Apéndice X.4 los resultados del ensayo basado en descartepara determinar la repetibilidad y reproducibilidad de este ensayo).

15. ENSAYO DE HUMEDAD

15.1 OBJETO

El ensayo de humedad se emplea para determinar si el PRT de ensayo está sellado contra lahumedad del ambiente. La contaminación por humedad puede causar lecturas erróneas en losensayos de PRT. Se pretende que este ensayo sea no-destructivo.

15.2 PROCEDIMIENTO

El termómetro completo debe exponerse a una condición de humedad relativa del 80 % mínimo(no condensante) a temperatura ambiente y presión durante un período de 10 d. Después deesta exposición, se debe ensayar la resistencia de aislamiento del artículo de ensayo, como sedefine en el numeral 5.

16. CICLO TÉRMICO Y ENSAYO DE HISTÉRESIS TÉRMICA

16.1 OBJETO

El ensayo de ciclo térmico se emplea para simular cambios de temperatura que pueden causarcambios o defectos físicos u operacionales. El ensayo de histéresis cuantifica la cantidad de

cambio en el PRT de ensayo cuando se expone a condiciones de ciclado térmico. Se buscauna tasa máxima de calentamiento o enfriamiento de alrededor de 50 °C por minuto. Sepretende que este ensayo sea no-destructivo, pero puede producir defectos que deberíanexaminarse mediante ensayo adicional antes devender o emplear el espécimen de ensayo.

16.2 APARATOS

16.2.1 Un baño de fluido o un horno de bloque metálico que pueda operarse a lastemperaturas de ensayo especificas con estabilidad mejor que el límite de incertidumbre y conpozos más profundos que la profundidad de inmersión mínima del termómetro.


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16.2.2 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Termómetro de referencia, puente, potenciómetro, u otros instrumentos de monitoreo determómetro de resistencia adecuados. Véase el numeral 6.5.

16.3 PROCEDIMIENTO

16.3.1 Se inserta el termómetro de referencia en la zona de ensayo y se monitorea suresistencia con el equipo descrito en el numeral 6.5. Se inserta el PRT de ensayo en la zona deensayo hasta por lo menos la longitud de inmersión mínima.

16.3.2 Comenzando a condiciones ambiente ordinarias, se incrementa la temperatura del PRTde ensayo a la temperatura máxima especificada (± 5 °C) y se mantiene durante el intervalo detiempo requerido.

16.3.3 Se reduce la temperatura del termómetro de ensayo hasta la temperatura media entre elmáximo y mínimo especificado, y se toma una lectura de resistencia del termómetro de ensayo.

(Se debe tener precaución de no quedar por debajo de la temperatura requerida).

16.3.4 Se reduce la temperatura del termómetro de ensayo a la temperatura mínimaespecificada (± 5 °C) y se mantiene durante el intervalo de tiempo requerido.

16.3.5 Se eleva la temperatura del termómetro de ensayo hasta la temperatura media entre elmáximo y mínimo especificado, y se toma una lectura de resistencia del termómetro de ensayo.(Se debe tener precaución de no sobrepasar la temperatura requerida).

16.3.6 Se eleva la temperatura del termómetro de ensayo hasta la máxima especificada y secontinua durante el número especificado de ciclos.

16.3.7 Se calcula el promedio y la desviación estándar del conjunto de datos tomado despuésde las exposiciones a temperaturas máxima y mínima. Se puede emplear la diferencia entre losdos promedios para cuantificar la histéresis, a la vez que la desviación estándar puedeemplearse para cuantificar la repetibilidad.

17. PRECISIÓN Y DESVIACIÓN

17.1 En el Apéndice X.4 se presentan los límites esperados de repetibilidad yreproducibilidad a partir de los ensayos basado en descarte de resistencia de aislamiento,calibración del termómetro, auto-calentamiento y efecto termoeléctrico.

17.2 Los límites de repetibilidad y reproducibilidad de los ensayos descritos en estosmétodos de ensayo depende de las normas y el instrumento de medición y el equipo asociadoque se emplea, y de la experiencia y cuidado ejercido por el operador en el mantenimiento yuso del equipo.

17.3 No se presenta información acerca de la precisión o desviación para los ensayos depresión, vibración, choque, estabilidad, humedad o ciclo térmico puesto que estos métodos deensayo describen solamente condiciones de ensayo ambientales. No obstante, estos ensayospueden realizarse en combinación con otros ensayos tales como la resistencia de calibración oaislamiento que cuentan con cálculos de repetibilidad y reproducibilidad como los descritosanteriormente.


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18. PALABRAS CLAVE

18.1 Calibración; IR; PRT; de RTD; SPRT; termómetro de referencia estándar; ensayo


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APÉNDICES(Información no obligatoria)

X.1 CONFIGURACIONES DE ALAMBRE DE TERMÓMETRO

X.1.1 En la Figura X.1.1 se muestran esquemáticamente las configuraciones típicas dealambre de termómetro.

A B C B A C A DB F A BE

RT RT RT RT

Figura X.1.1 Configuraciones de alambre de termómetro

X.2 MÉTODOS DE PUENTE PARA TERMOMETRÍA DE RESISTENCIA

X.2.1 La Figura X.2.1 muestra un termómetro bifilar conectado a un puente sencillo. Cuandoel puente está en equilibrio sin FEM, entonces:

) /R R(R L L R 12 B21T =++ (X.2.1)

D2R L 1

TR

L2

BR

1R

Figura X.2.1. Termómetro bifilar conectado a un puente sencillo


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X.2.2 La Figura X.2.2 muestra un método de dos mediciones para determinar la resistencia deun termómetro trifilar empleando un puente sencillo. Cuando se equilibra primero el puente,entonces:

) /R R(R- ) /R R(R R

L L

) /R R(R L L ) /R R(R L L R

12 B212 B1T

31

12 B231

12 B121T

=

=

=+

=++

(X.2.2)

X.2.3 La Figura X.2.3 muestra un método de dos mediciones para determinar la resistencia deun termómetro de bucle compensador tetrafilar empleando un puente sencillo. Cuando seequilibra primero el puente, entonces:

B

2

D

R1

R

R

T

L

L

2

R

1

3L

(1)

(2)

D2R

L 1

3L TR

2L

BR

R1

Figura X.2.2. Método de dos mediciones para determinar la resistenciade un termómetro trifilar empleando un puente simple


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B

2

D

R1

R

R

TL

L

2R

1

L3

4L

(1)

2

B

D

(2)

R1

R

R T

L 4

R

L3

L 1

L2

Figura X.2.3. Método de dos mediciones para determinar la resistencia de un termómetrotetrafilar de bucle compensador empleando un puente simple

DR2 L 1

RTL3

L2RB

1R

Figura X.2.4. Determinación de la resistencia de un termómetro trifilar empleando un puente modificado


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30

) /R R(R L L R 12 B121T =++ (X.2.3)

y en el segundo equilibrio,

) /R R(R L L 12 B243 =+ (X.2.4)

Puesto que el termómetro está diseñado de modo que:

4321 L L L L +=+ (X.2.5)

entonces:

) /R R(R- ) /R R(R R12 B212 B1T

= (X.2.6)

X.2.4 La Figura X.2.4 muestra un método para determinar la resistencia de un termómetrotrifilar empleando un puente modificado. Cuando se equilibra el puente, entonces:

) /R(R- ) L(R L R 122 B1T +=+ (X.2.7)

Puesto que el termómetro y el puente están diseñados de modo que:

L1 = L2 (X.2.8)

y R1 = R2 (X.2.9)

entonces:

RT = R B (X.2.10)

X.2.5 La Figura X.2.5 muestra un método para determinar la resistencia de un termómetrotetrafilar compensado empleando un puente modificado. Cuando se equilibra el puente,entonces:

) /R(R- ) L L(R L L R 1243 B21T ++=++ (X.2.11)

Puesto que el termómetro y el puente están diseñados de modo que:

L L L L 4321 +=+ (X.2.12)

y


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31

21 R R = (X.2.13)

entonces:

BT R R = (X.2.14)

(En todo lo anterior (X.2.2, X.2.3, X.2.4 y X.2.5) la suposición de que las resistencias dealambre conector son iguales puede ser verdadera sólo aproximativamente).

X.2.6 La Figura X.2.6 muestra el método de puente Mueller para determinar la resistencia deun termómetro de cuatro terminales. Cuando se equilibra el puente con el termómetro en laconexión NORMAL, entonces:

1R

D

4LRB

2R

3L

1

L 2

L

RT

Figura X.2.5. Determinación de la resistencia de un termómetro tetrafilarcompensado empleando un puente modificado


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G

RB

1R R2

2L L 1

TR

e1 2e

C Tc t

R ADJ

1

ADJ

2

1e

RT

2RB

1 2

T

R1

t c

L

C

G

R

2R

e2

Normal Invertido

Contactos de interruptor

de conmutación

NOTA 1 Se supone que L1 = L2 o que la diferencia (L1 - L2) es constante durante el período de medición

Figura X.2.6. Determinación de la resistencia de un termómetrode cuatro terminales empleando un puente de mueller

) /R(R ) L(R L R 122 B11T +=+ (X.2.15)

y cuando se equilibra en la conexión INVERTIDA, entonces:

) /R(R ) L(R L R 121 B22T +=+ (X.2.16)

Puesto que el puente se ajusta de modo que:

12 R R = (X.2.17)

entonces:

)/2 R(R R B2 B1T += (X.2.18)


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33

X.3 MÉTODO DE POTENCIÓMETRO PARA TERMOMETRÍA DE RESISTENCIA

X.3.1 En la Figura X.3.1 se muestra un circuito potenciométrico para determinar la resistenciade un termómetro de cuatro terminales.

en donde

RT = resistencia del termómetro por determinar

RS = resistor estándar de valor conocido con precisión

P = potenciómetro o resistor ajustable conocido con precisión

G = detector de cero,

I 1 = corriente estable independiente en el circuito de resistencia desconocida,y

I 2 = corriente estable independiente en el circuito del potenciómetro.

En equilibrio.

T T 2T 1 V P I R I == (X.3.1)

y

s s2 s1 V P I R I == (X.3.2)

en donde

P T y P s = son los promedios de las configuraciones de resistencia de corriente directa e invertida delpotenciómetro a equilibrio de tensión con el termómetro y resistor estándar,respectivamente.

V T y V s = son las tensiones promedio correspondientes. Entonces:

sT s sT sT /V V R /P P R R == (X.3.3)


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G

BA -

BA +

P 2i

RT RS i 1

BA -

BA +

Figura X.3.1. Determinación de la resistencia de un termómetro de cuatro terminales empleandoun método potenciométrico con interruptores conmutadores inversores de corriente

X.4 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD ESPERADAS DE LOS RESULTADOS DELENSAYO

Tabla X.4.1. Repetibilidad y reproducibilidad calculada de los resultados del ensayoA

NOTA 1 La repetibilidad y reproducibilidad de un proceso de medición son dependientes de las normas,instrumentos de medición y equipo asociado que se emplea y de la experiencia y cuidado ejercido por el operador.

Temperatura o condiciones de ensayo Repetibilidad Reproducibilidad

Al ambiente 5. Resistencia de aislamiento ±5 % ± 10 %

0,00 °C0,01 °C100 °C232 °C

420°C

6. Calibración del termómetro

± 0,005 °C± 0,001 °C

± 0,001 °C a ± 0,01 °C± 0,001 °C a ± 0,01 °C

± 0,001 °C a ± 0,01 °C

± 0,01 °C± 0,002 °C

± 0,002 ° C a ± 0,05 °C± 0,002 °C a ± 0,05 °C

± 0,002 °C a ± 0,05 °Cde incertidumbrede ±0,01 °C hasta ± 0,1 °C

7. Longitud de inmersión mínima± 5 mm ± 10 mm

de 1 s a 30 s9. Tiempos de respuesta térmica

± 5 % ± 10 a ± 15 %

a 0 °C Agua fluyendo a 25 °C

a 100 °Ca 232 °Ca 420 °C

12. Efecto de autocalentamiento

± 10 a ± 20 %± 20 a ± 30 %± 20 a ± 30 %± 10 a ± 20 %± 10 a ± 40 %

± 20 a ± 30 %± 30 a ± 40 %± 30 a ± 50 %± 20 a ± 50 %± 20 a ± 50 %

Temperatura de calibración14. Efecto termoeléctrico

±1 microvoltio±1 microvoltio

A Calculadas a partir de los resultados de RR-E20-1000*

* Mediciones de ensayo basado en descarte con termómetros de resistencia de platino, disponibles en la oficina principalde ASTM. Se solicitan como RR-E20-1000


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DOCUMENTO DE REFERENCIA

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Test Methods for TestingIndustrial Resistance Thermometers. Philadelphia, USA, 1998, 15 p (ASTM E 644-98)

ntc 5152 calibracion temperatura

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