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TTULO:
CALIBRACIN DE BALANZAS ELECTRNICAS NO AUTOMTICAS
RESUMEN: Este documento describe orientaciones tcnicas para la
calibracin de balanzas electrnicas no automticas.
Este documento es traduccin del reglamento DKD-R 7-1, el OAA es
responsable por esta traduccin.
El presente documento se distribuye como copia no controlada.
Debe confirmarse su vigencia antes de hacer uso de esta versin, por
si ha sido modificada.
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CONTENIDO CALIBRACIN DE BALANZAS ELECTRNICAS NO
AUTOMTICAS.................1 1.
OBJETIVO...........................................................................................................4
2.
ALCANCE............................................................................................................4
3. DOCUMENTACIN DE
REFERENCIA...............................................................4
4. DEFINICIONES
...................................................................................................4
5.
RESPONSABILIDADES......................................................................................6
6.
DESCRIPCIN....................................................................................................6
6.1 PARTE
GENERAL.........................................................................................6
6.1.1 Objeto del
lineamiento.............................................................................6
6.1.2 Beneficios para el usuario
.......................................................................7
6.1.3 Patrones
..................................................................................................7
6.1.4 Condiciones ambientales,
Calibrabilidad.................................................8
6.1.5 Estimacin de la
incertidumbre................................................................8
6.1.6 Condiciones ambientales,
Calibrabilidad...............................................13
6.2 BALANZAS MONO-MULTIRANGO CON NMERO DE DIVISIONES n 1.000.000
Y VALOR DE DIVISIN d > 0,01
mg............................................13
6.2.1 Campo de aplicacin
.............................................................................13
6.2.2 Procedimiento de
calibracin.................................................................13
6.2.2.1 Carga previa
.......................................................................................13
6.2.2.2
Repetibilidad......................................................................................13
6.2.2.3 Error de redondeo
..............................................................................14
6.2.2.4 Carga descentrada
.............................................................................14
6.2.2.5 Desvo por ajuste cerca de Max
.........................................................16 6.2.2.6
Exactitud.............................................................................................16
6.2.2.7 Influencia de la fluctuacin de temperatura en el lugar de
montaje....17 6.2.2.8 Influencia de las pesas de calibracin
................................................18 6.2.2.9
Corrientes de aire, vibraciones, inclinacin de la superficie de
apoyo 18 6.2.2.10
Incertidumbre....................................................................................19
6.2.2.11
Ejemplos...........................................................................................19
6.3 BALANZAS
MULTIDIVISIN.......................................................................25
BALANZAS MONO-MULTIRANGO CON NMERO DE DIVISIONES n
>1.000.000......................................................................................................25
BALANZAS MONO-MULTIRANGO CON VALOR DE DIVISIN d > 0,01
mg...25
6.3.1 Campo de aplicacin
.............................................................................25
6.3.2 Procedimiento de
calibracin.................................................................25
6.3.2.1 Carga previa
.......................................................................................25
6.3.2.2
Repetibilidad.......................................................................................25
6.3.2.3 Error de redondeo
..............................................................................26
6.3.2.4 Carga descentrada
.............................................................................26
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6.3.2.5 Desvo por ajuste cerca de Max
.........................................................28 6.3.2.6
Exactitud.............................................................................................28
6.3.2.7 Influencia de la fluctuacin de temperatura en el lugar de
montaje....30 6.3.2.8 Influencia de las pesas de calibracin
................................................30 6.3.2.9
Incertidumbre de medicin
.................................................................31
6.3.2.10
Ejemplos...........................................................................................32
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1. OBJETIVO Describir orientaciones tcnicas para la calibracin
de balanzas electrnicas no automticas. 2. ALCANCE
Se aplica a los laboratorios de calibracin y ensayo 3.
DOCUMENTACIN DE REFERENCIA Lineamientos DKD-R 7-1 Parte 1 Parte
General Lineamientos DKD-R 7-1 Parte 2 Balanzas mono-multirango
Lineamientos DKD-R 7-1 Parte 3 Balanzas multidivisin 4.
DEFINICIONES a) Definiciones
Balanzas mono-rango: Balanzas con valor de divisin d constante
en todo el rango de medicin Balanzas multi-rango: Balanzas con dos
o tres rangos de pesaje con distintas cargas mximas y valores de
divisin, pero con slo un receptor de carga, donde cada rango se
extiende desde cero hasta su correspondiente carga mxima. Balanzas
multidivisin: Balanzas con un rango de pesaje, dividido en partes
del rango de pesaje cada uno con distintos valores de divisin di
Los distintos valores de divisin di cambian automticamente
dependiendo de la carga aplicada, tanto sea esta ascendente o
descendente. Carga mxima Max: En general la capacidad mxima de la
balanza, pero en casos especiales la carga mxima en la utilizacin.
Valor de pesaje W: Valor medido, indicado a partir del valor de
cero o tara por el indicador o entregado por la impresora. Nmero de
divisiones: Cociente entre la carga mxima de cada (parte de) rango
de pesaje y el correspondiente valor de divisin Maxi /di. En lo
referente a este lineamiento es decisivo el rango con mayor nmero
de divisiones. Otras definiciones ver DIN 8120, OIML R 76, OIML R
111
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b) Abreviaturas
A, Ai Desvos a, ai Desvos relativos d Valor de divisin dl Menor
valor de divisin para balanzas multi-rango y multidivisin di Valor
de divisin de cada parte de rango de pesaje en las balanzas
multi-rango y multidivisin dMax Mayor valor de divisin para
balanzas multi-rango y multidivisin i Error mximo tolerado de la
pesa empleada T = Tmax - Tmin = Amplitud del rango de temperatura i
subndice de la medicin individual de una serie de mediciones I
Valor indicado K factor de cobertura para la incertidumbre de
medicin, en DKD vale k=2 L Carga aplicada sobre el receptor mN
Valor convencional de las pesas patrones n Nmero de repeticiones
Max Capacidad mxima de la balanza, en casos especiales la carga
mxima en la utilizacin Maxl Carga mxima de la parte del rango de la
balanza con menor valor de divisin para balanzas multi-rango y
multidivisin Maxi Carga mxima de cada una de las partes del rango
de la balanza para balanzas multi-rango y multidivisin P, Pi Carga
de prueba, general P0 Carga de prueba para el valor caracterstico s
Desviacin standard de una serie de mediciones T, Ti Tara, general
TK Influencia de la temperatura en la pendiente media caracterstica
en ppm/K u Incertidumbre standard U Incertidumbre del valor de
pesaje (valor neto)
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U0 Incertidumbre para mw = 0 U1 Incertidumbre para Maxi con el
valor de divisin di para balanzas multidivisin U2 Incertidumbre
para Maxl con el valor de divisin d2 para balanzas multidivisin
Umax Incertidumbre para mw = Max Va Variancia de los desvos de
linealidad Ve Variancia del desvo para carga excntrica Vk Variancia
del valor convencional de la carga de calibracin Vr Variancia de la
influencia del redondeo de cada valor de divisin VT Variancia de la
influencia de la temperatura sobre la curva caracterstica Vw
Cuadrado de la desviacin standard W Valor de pesaje para la carga
aplicada W0 Valor de pesaje para la carga de prueba P0
5. RESPONSABILIDADES No aplicable. 6. DESCRIPCIN
6.1 PARTE GENERAL 6.1.1 Objeto del lineamiento Campo de
aplicacin o validez Este lineamiento es de aplicacin para la
calibracin de balanzas electrnicas no automticas. No aplica para la
verificacin en sentido metrolgico legal, prescripta para
determinados casos por la autoridad de aplicacin. Las calibraciones
segn este lineamiento se limitan slo a valores de pesaje para
cargas crecientes. Resultara adecuado alcanzar una posible
armonizacin con recomendaciones internacionales R 76 / EN 45501
(Aspectos metrolgicos de balanzas no automticas). Las balanzas
electrnicas no automticas se presentan en distintas formas
constructivas y con distintos nmero de divisiones. Por esto se
divide este lineamiento en una parte general (parte 1) y en otras
en las que se describe el
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procedimiento de calibracin para las distintas formas
constructivas o tipos. Actualmente estas son: 6.2 Balanzas
mono-multirango con nmero de divisiones n 1.000.000 y valor de
divisin d > 0,01 mg 6.3 Balanzas multidivisin Balanzas
mono-multirango con nmero de divisiones n > 1.000.000 Balanzas
mono-multirango con valor de divisin d 0,01 mg 6.1.2 Beneficios
para el usuario Este lineamiento est orientado a satisfacer las
exigencias / requerimientos del usuario respecto de la declaracin
sobre la exactitud de los resultados de pesaje. Las exigencias a
satisfacer son: Trazabilidad a un patrn nacional. Expresin de
incertidumbre de medicin para el resultado indicado (pesaje neto)
sin correccin de desvos sistemticos, nivel de confianza 95% de
acuerdo al lineamiento DKD-3 y EA-4/02 (k=2). Consideracin de las
condiciones ambientales en el lugar de utilizacin de la balanza.
6.1.3 Patrones Como patrones se emplearn exclusivamente pesas que
cumplan con las especificaciones de la recomendacin internacional
OIML R 111. Sus errores mximos tolerados, desvos e incertidumbres
deben considerarse en tanto sean relevantes. Debe asegurarse la
trazabilidad de esos patrones a un patrn nacional. Durante la
calibracin el calibrador debe asegurarse que las pesas empleadas se
estabilizaron adecuadamente a la temperatura de la balanza. Los
desvos en los resultados producidos por la conveccin no deben ser
mayores a 0,1 U*, para lo cual sirven de tiempos de aclimatacin
como mnimo los valores indicados en la tabla. Siendo T = Diferencia
inicial de temperatura entre la pesa y la balanza U* =
Incertidumbre relativa de medicin ms pequea que el laboratorio
desea asegurar (expresar) Para exigencias menores en la
incertidumbre relativa de medicin los tiempos de aclimatacin son
menores a 30 minutos.
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Expresado en h (horas)
| /K 20 10 5 U*/ppm 1 2 5 10 20 1 2 5 10 1 2 5
Pesa Kg. 10 Kg. 16:30 12:45 8:00 4:15 0:40 12:45 9:00 4:15 0:40
9:00 5:30 0:40
5 Kg. 12:15 9:45 6:15 3:45 1:20 9:45 7:15 3:45 1:20 7:15 4:45
1:20
2 Kg. 8:00 6:30 4:30 3:00 1:30 6:30 5:00 3:00 1:30 5:00 3:30
1:30
1 Kg. 6:00 4:45 3:30 2:30 1:20 4:45 3:45 2:30 1:20 3:45 2:45
1:20
500 Kg. 4:00 3:30 2:30 1:50 1:10 3:30 2:45 1:50 1:10 2:45 2:00
1:10
200 Kg. 2:30 2:10 1:40 1:15 0:50 2:10 1:45 1:15 0:50 1:45 1:20
0:50
100 Kg. 1:45 1:30 1:10 0:50 0:40 1:30 1:15 0:50 0:40 1:15 1:00
0:40
50 Kg. 1:10 1:00 0:45 0:40 0:30 1:00 0:45 0:40 0:30 0:50 0:40
0:30
20 Kg. 0:45 0:40 0:30 0:20 0:20 0:40 0:30 0:20 0:20 0:30 0:30
0:20
6.1.4 Condiciones ambientales, Calibrabilidad Las condiciones
ambientales (corrientes de aire, vibraciones, estabilidad del apoyo
de la balanza a calibrar) deben ser las adecuadas. Especialmente,
no debe existir la posibilidad de que el funcionamiento se vea
afectado a causa de suciedad o deterioro del equipo. Los valores de
pesaje deben ser entregados inobjetablemente. La indicacin, de
estar disponible, debe ser inobjetablemente legible. Debe
exhortarse al usuario de la balanza a preocuparse por asegurar que
durante la calibracin se mantengan las condiciones de uso
habituales. De all el efecto de las magnitudes de influencia
(movimiento del aire, vibraciones, inclinacin del lugar de apoyo)
estar incluido en los valores de medicin, ingresando directamente a
la incertidumbre de medicin determinada. 6.1.5 Estimacin de la
incertidumbre La indicacin de la balanza I para una carga aplicada
L es, no obstante la aparicin de desvos, el valor de pesaje W de la
carga. Los desvos, normalmente pequeos, se deben a las siguientes
causas
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desvo relativo de ajuste de la curva caracterstica:
a = I (Max) mN (Max)
mN (Max)
Error de linealidad de la curva caracterstica:I (L) = I (L) a L
Influencia de la temperatura en la curva caracterstica: TK =
a/T
Influencia en el resultado del punto de aplicacin de la
carga
Influencia del redondeo del valor de divisin d, para I(L=0) y
para I(L)
Falencias de repetibilidad para aplicaciones repetitivas de la
misma carga L (se estimarn independientemente de L) La ecuacin (1)
describe la relacin matemtica entre el valor de pesaje W de la
carga aplicada L y la indicacin de la balanza I
I = W (1+ a) (1 + TTK) (1 + E / Max) + I (L) + dig,0 + dig,1 +
rep,1
(1) E: Diferencia entre indicaciones para carga centrada y
descentrada; rep,I Componente aleatoria debida a una repetibilidad
no ideal; dig = dig,0 + dig,I Componente por redondeo, vale |dig,0|
d/2 y |dig,I| d/2.
Distribuyendo en la ecuacin (1) y eliminando trminos
despreciables de segundo orden resulta:
I = W x (1+ a T x TKc+ E / Max) + I (L) + dig + rep2I
(2) Las magnitudes I(L) , E , dig y rep,I tienen el valor
esperado cero con las variancias va, ve, vr y vw. Durante la
calibracin, los patrones (pesas) se aplican bajo condiciones
establecidas y se determinan las correspondientes indicaciones.
Primero se determina la desviacin standard s de la indicacin para n
6 cargas repetidas con el mismo punto de aplicacin. De all se
obtiene la variancia de la repetibilidad para los valores de
indicacin individuales.
Vw = s2
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(3)
La variancia del error de redondeo vale para cada valor indicado
I con el valor de divisin d(I)
v = 1 d2 (I) 12
(4) La variancia de la influencia de redondeo para I 0 se
obtiene con
v1 = 1 ( d2 (I=0) + d2 (I=L)) 12
(5) La influencia de la carga excntrica se determina con una
determinada carga de prueba P la que inicialmente se coloca
centrada en la plataforma y luego en cuatro posiciones
descentradas. Para la diferencia de indicacin con cargas
descentradas respecto de cargas centradas se considera la
incertidumbre ______
UE = s2 + vr (6)
El error de ajuste y la no-linealidad de la curva caracterstica
se determinan con distintas cargas de prueba Pi que se aplican con
y sin tarado de precarga (exactitud de medicin). Los valores
indicados I consideran la incertidumbre _____________ UI = s2 + vr
+ vk P2I
(7) Donde vK es el cuadrado de la incertidumbre relativa de
calibracin del patrn considerado. Las incertidumbres de medicin
vinculadas a los valores individuales resultantes en la calibracin
valen UE = 2 uE UI = 2 uI
(8) y (9)
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En las condiciones de calibracin, la incertidumbre de calibracin
ul puede equipararse a la incertidumbre uW del valor de pesaje
correspondiente a la indicacin. ___________ Uw uI = s2 + vr + vk I
2
(10) En condiciones normales de utilizacin de la balanza, se
atribuyen a los valores de pesaje (correspondientes a indicaciones
I dadas) una incertidumbre que adicionalmente a la incertidumbre de
calibracin UI incluya las influencias de la no-linealidad, el error
de ajuste, la carga excntrica y la temperatura ambiente. La
influencia de la no-linealidad y del error de ajuste se determinan
a partir de los valores de medicin de la prueba de exactitud
(linealidad). Los desvos relativos ai se calculan a partir de los
desvos A i = I i - P i , su valor promedio es el valor aproximado
del desvo de ajuste a. n
a = 1 . a1 n + 1 i=0
(11) La variancia va de las ai se calcula con la desviacin
standard sa segn
(12) De los resultados con carga excntrica se estima la
variancia ve a continuacin. E = valor absoluto de la mayor
diferencia de indicacin con carga descentrada respecto de carga
centrada. El valor de referencia normalizado se da con la carga
Pn= Max 3
y asume el valor
E1 = E . Max 3 P
(13) La variancia ve se obtiene de
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(14)
La influencia por temperatura se estima a partir del ancho del
intervalo de temperatura T, dado como condicin de uso de la balanza
prevista por el fabricante o como condicin esperable en el lugar de
emplazamiento, y las especificaciones del fabricante sobre
sensibilidad a la temperatura de la balanza. La variancia vT de la
influencia por temperatura se calcula con
(15)
La incertidumbre de medicin expandida se calcula mediante
(16)
Esta ecuacin puede aproximarse mediante una funcin lineal que se
determina por los valores de incertidumbre de medicin para platillo
descargado y para carga mxima . La aproximacin puede tambin
establecerse por segmentos.
(17) (18) y (19)
Para redondeo de los valores de incertidumbre debe observarse
DKD-3, prrafo 6.3. El valor de U0 y los valores calculados de U no
deben darse con mayor precisin que 0,1 d (di). Si a fines prcticos
se redondea el valor de incertidumbre de medicin a valores enteros
del valor de divisin de la balanza, se permite solamente el
redondeo
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hacia arriba. Para un redondeo hacia abajo, el nivel de
confianza de aprox. 95 % no puede garantizarse. El certificado de
calibracin debe incluir la correspondiente advertencia.
6.1.6 Condiciones ambientales, Calibrabilidad Los valores de
medicin deben registrarse adecuadamente. El certificado de
calibracin debe realizarse de acuerdo a las prescripciones del
DKD.
6.2 BALANZAS MONO-MULTIRANGO CON NMERO DE DIVISIONES n1.000.000
Y VALOR DE DIVISIN d > 0,01 mg
6.2.1 Campo de aplicacin Las balanzas electrnicas no automticas
se presentan en distintas formas constructivas y con distintas
resoluciones / nmero de divisiones. Por esto se divide este
lineamiento en una parte general (6.1) y en otras en las que se
describe detalladamente el procedimiento de calibracin para las
distintas formas constructivas. Este lineamiento es de aplicacin
para la calibracin de balanzas electrnicas monomultirango con nmero
de divisiones n 1.000.000 en la parte del rango de pesaje con mayor
nmero de divisiones. El valor de divisin debe ser d > 0,01 mg
6.2.2 Procedimiento de calibracin 6.2.2.1 Carga previa Previo al
inicio de la calibracin puede cargarse la balanza una vez con
aprox.0,8 Max o ms. El certificado de calibracin debe en ese caso
contener la correspondiente observacin.
6.2.2.2 Repetibilidad Se llevarn a cabo como mnimo 6 mediciones,
para cargas de prueba 100 kg como mnimo 3 mediciones. Previo a cada
medicin debe ponerse en cero la balanza. La carga se aplicar
centrada. a) Para la carga de prueba P vale:
0,1 Max P Max Preferentemente debe utilizarse una carga de
prueba en una sola pieza. Para balanzas multirango vale:
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0,7 Max1 P Max1
b) Valorizacin La desviacin standard s a partir de los valores
de pesaje Wi se calcula como
(1) con
(2)
La variancia de la repetibilidad se calcula
(3)
6.2.2.3 Error de redondeo La varianza del error de redondeo vale
en balanzas multi-rango para la indicacin mw con los distintos
valores de divisin di
(4) En balanzas mono-rango, la variancia del error de redondeo
vale
(5) 6.2.2.4 Carga descentrada Las cargas de prueba se aplican en
las posiciones dadas. Las posiciones sealan el punto de aplicacin
para cada medicin.
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1. Medicin en el centro 2. Medicin en el centro izquierda
adelante 3. Medicin en el centro izquierda atrs 4. Medicin en el
centro derecha adelante 5. Medicin en el centro derecha atrs
Estando la carga de prueba aplicada, luego de la medicin 1.
puede tararse. a) Para la carga de prueba P vale:
0,3 Max P Max Preferentemente debe usarse una carga de prueba en
una pieza. b) Valoracin E = valor absoluto de la mayor diferencia
de indicacin con carga descentrada respecto de carga centrada. El
valor de referencia normalizado se da con la carga
y asume el valor
(6) La variancia ve se obtiene de
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(7) 6.2.2.5 Desvo por ajuste cerca de Max En caso de que un
punto fijo de la curva de la balanza sea ajustado regularmente por
el usuario empleando un determinado patrn, este ajuste ser
eventualmente desarrollado antes de la calibracin, slo a peticin
del usuario de la balanza. El certificado de calibracin debe llevar
la correspondiente observacin. A continuacin se descarga el
paltillo y se pone en cero. Se coloca la carga centrada. Las
balanzas multi-rango se calibran en los rangos deseados. a) Para la
carga de prueba P0 vale:
0,8 Max P0 Max (rango) b) Valoracin Se calcula el desvo A0 del
valor de pesaje W0 y el valor de la pesa P0. Este ingresa al clculo
de la variancia va , prrafo 5.6.2 .
(8) Se puede considerar el valor de la pesa como el valor
nominal o el real de la pesa (el valor convencional de pesaje, slo
para pesas clase E2), en el prrafo 5.8 se valoriza la influencia en
la incertidumbre de medicin. 6.2.2.6 Exactitud Balanzas mono-rango
se calibrarn de acuerdo a este procedimiento. Balanzas multi-rango,
en los rangos que se desee calibrar como balanzas mono-rango. Se
desarrollarn como mnimo 5 mediciones. Para Maxi antes de cada
medicin debe ponerse en cero o dado el caso tararse. Las cargas de
prueba deben aplicarse centradas; las de tara, de ser necesario,
descentradas.
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a) Para las cargas de prueba Pi y las taras Ti vale: Medicin i
Carga de Tara Ti Carga de Prueba Pi
1 0 P1 2 0 P2 3 0 P3 4 T1 P1 5 T1 P2
Con P1 = 0,2...0,28 Max (rango) P2 = 0,4....0,6 Max (rango) P3 =
0,6....0,8 Max (rango) T1 = 0,25...0,5 Max (rango) T1 +P Max
Todas las cargas de prueba deben diferir como mnimo en 0,2 Max
entre s La secuencia dada debe cumplirse incondicionalmente! b)
Valoracin
Se calculan los desvos relativos ai de los desvos A i = W i P
i
(9) A0, P0 de la calibracin del desvo de ajuste prrafo 5.5. El
desvo medio relativo es
(10) La variancia va de los ai se calcula de la desviacin
standard sa
(11) 6.2.2.7 Influencia de la fluctuacin de temperatura en el
lugar de montaje
T = Tmax - Tmin = ancho del intervalo de temperatura, dado como
condicin de uso de la balanza prevista por el fabricante o como
condicin esperable en el lugar de emplazamiento. T puede
minimizarse mediante la previsin de ajustes rutinarios. TK =
sensibilidad a la temperatura en la pendiente media de la curva
caracterstica en ppm/K (estimacin o especificaciones del
fabricante) La varianza vT de la influencia por temperatura se
calcula con
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(12) 6.2.2.8 Influencia de las pesas de calibracin Las pesas
deben aclimatarse adecuadamente, ver parte 1 de este lineamiento,
prrafo 6.3. Para la determinacin de la incertidumbre se considerarn
slo las pesas para el desvo de ajuste cerca de Max, prrafo 5.5.
Para el clculo del desvo A0 pueden considerarse tanto el valor
nominal o el real (valor convencional de pesaje). a) Las pesas de
calibracin se consideran segn su valor nominal
(13) P0 = suma de los valores nominales de las pesas aplicadas
mi. La variancia vK de la incertidumbre de las pesas de calibracin
se estimar a partir de los errores mximos tolerados i de las pesas
empleadas mi
(14) b) Las pesas de calibracin se consideran segn su valor real
(slo permitido para el empleo de pesas calidad E2)
(15) m = Suma de los desvos de todas las pesas aplicadas de
acuerdo a lo expresado en sus correspondientes certificados de
calibracin. La incertidumbre U de las pesas y el factor de
cobertura k se extraen del certificado de calibracin. La varianza
vK de la incertidumbre de las pesas de calibracin P0 se calcula a
partir de
(16) El posible error por empuje del aire debe considerarse
apropiadamente. 6.2.2.9 Corrientes de aire, vibraciones, inclinacin
de la superficie de apoyo ver parte 1 de este lineamiento, prrafo
4
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6.2.2.10 Incertidumbre Se combina la incertidumbre de medicin a
partir de sus componentes aleatorias y sistemticas. La influencia
de la repetibilidad y del error de redondeo se toma
independientemente de la carga, todas las dems componentes son
proporcionales a los valores de pesaje mw.
(17) La frmula se aplica para separadamente cada rango en
balanzas multi-rango. La frmula puede aproximarse mediante una
funcin lineal, que se determina entre los valores de incertidumbre
para platillo descargado y para carga mxima.
(18)
(19)
(20) Los redondeos de los valores de incertidumbre sern segn
parte 1, prrafo c5.4. 6.2.2.11 Ejemplos A. Balanzas monorango a)
Los datos caractersticos de la balanza son
Max = 3200 g d = 1 g b) Repetibilidad Se elige como carga de
prueba P = 1000 g . Como indicaciones resultan
1000 g 1000 g 1000 g 1001 g 1000 g 1000 g De all se obtienen s =
0,4 g vw = 0,17 g2
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c) Error de redondeo Se obtiene la variancia del error de
redondeo vr = 0,17 g2
d) Carga excntrica Como carga de prueba se elige P = 1000 g .
Como indicaciones resultan
1. 1000 g de tara 0 g 2. 0 g 3. 1 g 4. -2 g 5. -1 g de all se
obtiene
E = -2 g ve = 14,810-8
e) Desvo de ajuste cerca de Max Desvo de ajuste cerca de Max
Como carga de prueba se elige P0 = 3000 g . Como indicacin resulta
W0 = 3001 g Con lo que resulta A0 = 1 g
f) Exactitud Las cargas de prueba Pi , taras Ti y valores de
indicacin W i se eligen o dado el caso determinan segn el siguiente
cuadro:
Medicin i Tara Ti Carga de prueba de Pi Indicacin Wi
1 0 g 700 g 700 g 2 0 g 1500 g 1500 g 3 0 g 2200 g 2201 g 4 1000
g 700 g 700 g 5 1000 g 1500 g 1501 g
Como desvo medio relativo y variancia se obtienen a =
2,410-4
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va = 8,210-8
g) Influencia de las fluctuaciones de temperatura en el lugar de
montaje La balanza se ubica en un espacio de trabajo con
fluctuaciones de temperatura T = 10 K. Se le realiza mantenimiento
y ajuste una vez al ao. La prescripcin del fabricante para TK es 10
ppm/K. Con lo que se obtiene
vT = 0,0810-8
h) Influencia de las pesas de calibracin La carga se constituye
con dos pesas de valor nominal 2000 g y 1000 g clase F2 . De estas
se toman sus valores nominales. Los respectivos errores mximos
tolerados son 0,030 g y 0,015 g. De lo que resulta una variancia vK
de la incertidumbre de las pesas de calibracin de vK = 0,610-10
i) Incertidumbre de medicin
B. Balanzas multi-rango a) Los datos caractersticos de la
balanza son Max1 = 600 g d1 = 0,01 g Max = Max2 = 6200 g d2 = 0,1g
b) Repetibilidad Se elige como carga de prueba P = 500 g . Como
indicaciones resultan 500,00 g 500,01 g 500,01 g 500,01 g 500,02 g
500,01 g
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De all se obtienen
s = 0,006 g vw = 0,00004 g2
c) Error de redondeo
En el rango hasta Max1 = 600 g Se obtiene la variancia de lo
error de redondeo
vr = 0,000017 g2
En el rango hasta Max = 6200 g Se obtiene la variancia de lo
error de redondeo
vr = 0,0017 g2
d) Carga excntrica Como carga de prueba se elige P = 2000 g .
Como indicaciones resultan 1. 2000 g de tara 0,0 g 2 0,1 g 3. 0,0 g
4. -0,1 g 5. 0,0 g De all se obtienen
E = 0,1 g ve = 0,9310-10
e) Desvo de ajuste cerca de Max
En el rango hasta Max1 = 600 g Como carga de prueba se elige P0
= 600 g . Como indicacin resulta
W0 = 600,01 g Con lo que resulta
A0 = 0,01 g En el rango hasta Max = 6200 g
Como carga de prueba se elige P0 = 600 g . Como indicacin
resulta W0 = 600,01 g
Con lo que resulta A0 = 0,01 g
f) Exactitud
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En el rango hasta Max1 = 600 g
Las cargas de prueba Pi , taras Ti y valores de indicacin Wi se
eligen o dado el caso determinan segn el siguiente cuadro:
Medicin i Tara TI Carga de prueba Pi Indicacin Wi
1 0 g 150 g 150.00 g 2 0 g 300 g 300.00 g 3 0 g 450 g 450.01 g 4
200 g 150 g 150.00 g 5 200 g 300 g 300.01 g
Como desvo medio relativo y como variancia se obtienen a =
2,310-5 va = 6,2210-10
En el rango hasta Max = 6200 g Las cargas de prueba Pi , Taras
Ti y valores de indicacin Wi se eligen o dado el caso determinan
segn el siguiente cuadro:
Medicin i Tara TI Carga de prueba Pi Indicacin Wi
1 0 g 1500 g 1500.0 g 2 0 g 3000 g 3000.0 g 3 0 g 4500 g 4500.0
g 4 2000 g 1500 g 1500.0 g 5 2000 g 3000 g 2999.9 g
Como desvo medio relativo y como variancia se obtienen a =
-0,8310-5 va = 1,9410-10
g) Influencia de las fluctuaciones de temperatura en el lugar de
montaje La balanza se ubica en un espacio de trabajo con
fluctuaciones de temperatura T = 5 K.
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Se le realiza mantenimiento y ajuste una vez al ao. La
prescripcin del fabricante para TK es 4 ppm/K. Con lo que se
obtiene
vT = 0,3310-10 h) Influencia de las pesas de calibracin
En el rango hasta Max1 = 600 g La carga se constituye con dos
pesas de valor nominal 500 g y 100 g clase F1. De estas se toman
sus valores nominales. Los respectivos errores mximos tolerados son
0,0025 g y 0,0005 g. De lo que resulta una variancia vK de la
incertidumbre de la pesa de calibracin de
vk = 0,06x10-10
En el rango hasta Max = 6200 g
La carga se constituye con dos pesas de valor nominal 5000 g y
1000 g clase F1. De estas se toman sus valores nominales. Los
respectivos errores mximos tolerados son 0,025 g y 0,005 g. De lo
que resulta una variancia vK de la incertidumbre de la pesa de
calibracin de
vK = 0,0610-10 i) Incertidumbre de medicin
Rango de pesaje Max1 = 600 g
Rango de pesaje Max = 6200 g
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6.3 BALANZAS MULTIDIVISIN BALANZAS MONO-MULTIRANGO CON NMERO DE
DIVISIONES
n >1.000.000 BALANZAS MONO-MULTIRANGO CON VALOR DE DIVISIN d
> 0,01 mg
6.3.1 Campo de aplicacin Las balanzas electrnicas no automticas
se presentan en distintas formas constructivas y con distintas
resoluciones / nmero de divisiones. Por esto se divide este
lineamiento en una parte general (parte 1) y en otras en las que se
describe detalladamente el procedimiento de calibracin para las
distintas formas constructivas Este lineamiento es de aplicacin
para la calibracin de balanzas electrnicas multidivisin no
automticas, balanzas mono-multirango con nmero de divisiones n >
1.000.000 en la parte del rango de pesaje con mayor nmero de
divisiones, o de balanzas mono-multirango con valor de divisin d
0,01 mg . 6.3.2 Procedimiento de calibracin 6.3.2.1 Carga previa
Previo al inicio de la calibracin puede cargarse la balanza una vez
con aprox.0,8 Max o ms. El certificado de calibracin debe en ese
caso contener la correspondiente observacin.
6.3.2.2 Repetibilidad
Se llevarn a cavo como mnimo 6 mediciones, para cargas de prueba
100 kg como mnimo 3 mediciones. Previo a medicin debe ponerse en
cero la balanza. La carga se aplicar centrada. a) Para la carga de
prueba P vale:
0,1 Max P Max para balanzas monorango
0,7 Max1 P Max1 para balanzas multirango y multidivisin
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Preferentemente debe utilizarse una carga de prueba en una sola
pieza. b) Valorizacin La desviacin standard s a partir de los
valores de pesaje Wi se calcula como
(1) con
(2) La variancia de la repetibilidad se calcula
(3) 6.3.2.3 Error de redondeo La variancia del error de redondeo
vale en balanzas multi-divisin para la indicacin W con los
distintos valores de divisin di
(4) La variancia del error de redondeo vale en balanzas
multi-rango para la indicacin mw con los distintos valores de
divisin di
(5) En balanzas mono-rango, la variancia del error de redondeo
vale
(6) 6.3.2.4 Carga descentrada Las cargas de prueba se aplican en
las posiciones dadas. Las posiciones sealan el punto de aplicacin
para cada medicin.
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1. Medicin en el centro 2. Medicin en el centro izquierda
adelante 3. Medicin en el centro izquierda atrs 4. Medicin en el
centro derecha adelante 5. Medicin en el centro derecha atrs
Estando la carga de prueba aplicada, luego de la medicin 1. puede
tararse. Esto permite una determinacin ms precisa de la influencia
de la carga excntrica. a) Para la carga de prueba P vale
0,3 Max P Max Preferentemente debe usarse una carga de prueba en
una pieza. b) Valoracin E = valor absoluto de la mayor diferencia
de indicacin con carga descentrada respecto de carga centrada. El
valor de referencia normalizado se da con la carga
y asume el valor
(7) La variancia ve se obtiene de
(8)
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6.3.2.5 Desvo por ajuste cerca de Max En caso de que un punto
fijo de la curva de la balanza sea ajustado regularmente por el
usuario empleando un determinado patrn, este ajuste ser
eventualmente desarrollado antes de la calibracin, slo a peticin
del usuario de la balanza. El certificado de calibracin debe llevar
la correspondiente observacin. A continuacin se descarga el
paltillo y se pone en cero. Se coloca la carga centrada. Las
balanzas multi-rango se calibran en los rangos deseados. a) Para la
carga de prueba P0 vale:
0,8 Max P0 Max (rango) b) Valoracin Se calcula el desvo A0 del
valor de pesaje mw0 y el valor de la pesa P0. Este ingresa al
clculo de la variancia va , prrafo 5.6.2
(9) Se puede considerar el valor de la pesa como el valor
nominal o el real de la pesa (el valor convencional de pesaje, slo
para pesas clase E2), en el prrafo 5.8 se valoriza la influencia en
la incertidumbre de medicin. 6.3.2.6 Exactitud Se desarrollarn como
mnimo 5 mediciones, para balanzas multi-rango en cada rango a
calibrar. Antes de cada medicin debe ponerse en cero o dado el caso
tararse.
Para las balanzas con n > 1.000.000 o d 0,01 mg deben
emplearse como cargas de prueba pesas clase E2, y para carga de
tara como mnimo clase F1. Las cargas de prueba deben aplicarse
centradas; las de tara, de ser necesario, descentradas. a) Para las
cargas de prueba Pi y las taras Ti vale:
Medicin i Carga de Tara Ti
Carga de Prueba Pi
con
Balanzas multidivisin
Balanzas mono y multi-rango
1 0 P P 0,7 Max1
Max1 0,25 Max (rango)
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2 T1 P T1 0,25 Max 0,25 Max (rango)
3 T2 P T2 0,5 Max 0,5 Max (rango)
4 T3 P T3 0,75 Max 0,75 Max (rango)
5 T1 P T3+p Max Max (rango)
La secuencia dada debe cumplirse incondicionalmente! b)
Valoracin 1) Balanzas mono y multi-rango Se calculan los desvos
relativos ai de los desvos A i = W i - P i
(10) A0, P0 de la calibracin del desvo de ajuste prrafo 5.5. Se
pueden considerar los valores de las pesas Pi como el valor nominal
o el real de las pesas (el valor convencional de pesaje, slo para
pesas clase E2), en el prrafo 5.8 se valoriza la influencia en la
incertidumbre de medicin. El proceder debe ser uniforme para P y P0
. El desvo medio relativo es
(11) La variancia va de los ai se calcula de la desviacin
standard sa
(12) Para cargas de prueba P < 100 g la incertidumbre de
medicin relativa es mayor a la correspondiente a la carga de prueba
P0 . Por lo que es tambin mayor la Incertidumbre del desvo medio a
, a la del a0 . De all que se considere, para el clculo de la
incertidumbre de medicin, el valor a0 para la componente sistemtica
de la exactitud. 2) Balanzas multi-divisin
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Para valores de pesaje W Max1 (balanzas multi-divisin) vale:
El desvo medio a y la variancia va se calculan segn prrafo
5.6.2.1 . En tanto a0 se afecta con la mayor incertidumbre de los
valores de divisin dmax , se lo adopta como desvo medio a.
Para valores de pesaje W > Max1 vale: Se adopta como desvo
relativo medio el mayor, en valor absoluto, de los valores a y a0 .
No se determina variancia . Se asume que no es mayor a va.
6.3.2.7 Influencia de la fluctuacin de temperatura en el lugar
de montaje
T = Tmax - Tmin = ancho del intervalo de temperatura, dado como
condicin de uso de la balanza prevista por el fabricante o como
condicin esperable en el lugar de emplazamiento. T puede
minimizarse mediante la previsin de ajustes rutinarios. TK =
sensibilidad a la temperatura en la pendiente media de la curva
caracterstica en ppm/K (estimacin o especificaciones del
fabricante) La variancia vT de la influencia por temperatura se
calcula con
(13) 6.3.2.8 Influencia de las pesas de calibracin Las cargas de
prueba P0, prrafo 5.5, y P, prrafo 5.6, deben pertenecer a la misma
clase de exactitud. Las pesas deben aclimatarse adecuadamente, ver
parte 1 de este lineamiento, prrafo 6.3. Para la determinacin de la
incertidumbre se considerarn slo las pesas de la carga de prueba
P0, prrafo 5.5. Si se considera el valor nominal para las cargas de
prueba P y P0 , se estimar la variancia vK de la incertidumbre de
las pesas de calibracin para P0 a partir de los errores mximos
tolerados i de las pesas empleadas mi
(14)
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Si se considera el valor convencional de pesaje para las cargas
de prueba P y P0, se estimar la variancia vK de la incertidumbre de
las pesas de calibracin para P0 a partir de las incertidumbres Ui
(k = 2) de las pesas empleadas mi
(15) El posible error por empuje del aire debe considerarse
apropiadamente. 6.3.2.9 Incertidumbre de medicin Se combina la
incertidumbre de medicin a partir de sus componentes aleatorias y
sistemticas. La influencia de la repetibilidad y del error de
redondeo se toma independientemente de la carga, todas las dems
componentes son proporcionales a los valores de pesaje mw. La
variancia del error de redondeo depende del valor de divisin.
(16) La frmula se aplica para separadamente cada rango en
balanzas multi-rango. Para balanzas multi-divisin se aplica la
frmula separadamente para el rango de pesaje mw Max1 y para el
rango de pesaje mw > Max1 . La frmula puede aproximarse mediante
una funcin lineal. Los redondeos de los valores de incertidumbre
sern segn parte 1, prrafo 5.4. a) Balanzas mono y multi-rango
(17)
(en el rango calibrar) (18)
(19) b) Balanzas multidivisin
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rango de pesaje W Max1
(20)
con (21)
(22) rango de pesaje W > Max1
con (24)
(25) El procedimiento presentado puede emplearse anlogamente
para ms de dos rangos parciales de pesaje. Siendo que la estimacin
de la varianza de exactitud para mw > 2 Max1 generalmente supera
con holgura un nivel de confianza del 95 % la expresin por separado
para cada rango parcial de pesaje no resulta imprescindible.
6.3.2.10 Ejemplos A. Balanzas multidivisin a) Los datos
caractersticos de la balanza son Max1 = 260 g Max2 = 520 g Max3 =
1020 g
d1 = 0,01 g d2 = 0,02 g d3 = 0,05 g b) Repetibilidad Se elige
como carga de prueba P = 200 g . Como indicaciones resultan 200,00
g 200,00 g 200,01 g 200,01 g 200,00 g 200,00 g De all se
obtienen
s = 0,005 g vw = 0,000027 g2
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c) Error de redondeo Se obtiene la variancia de los errores de
redondeo
vr = 0,000017 g2 vr = 0,000042 g2 vr = 0,000216 g2
para mw 260 g 260 g < mw 520 g mw > 520 g d) Carga
excntrica Como carga de prueba se elige P = 500 g . Como
indicaciones resultan 1. 500,00 g de tara 0,00 g 2. 0,02 g 3. 0,03
g 4. -0,01 g 5.-0,02g De all se obtienen E = 0,03 g ve =
1,3310-10
e) Desvo de ajuste cerca de Max Como carga de prueba se elige P0
= 1000 g . Como indicaciones resultan
mw0 = 1000,05 g Con lo que resulta
A0 = 0,05 g y a0 = 510-5
f) Exactitud Las cargas de prueba Pi , taras Ti y valores de
indicacin mwi se eligen o dado el caso determinan segn el siguiente
cuadro:
Medicin i Tara Ti Carga de prueba Pi Indicacin mwi
1 0 g 200 g 20000 g 2 250 g 200 g 200.00 g 3 500 g 200 g 200.01
g 4 750 g 200 g 200.01 g 5 250 g 200 g 200.01 g
Como desvo medio relativo y como variancia se obtienen a =
3,310-5
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va = 6,710-10
g) Influencia de las fluctuaciones de temperatura en el lugar de
montaje La balanza se ubica en un espacio de trabajo con
fluctuaciones de temperatura T = 10 K. Se le realiza mantenimiento
y ajuste una vez al ao. La prescripcin del fabricante para TK es 2
ppm/K. Con lo que se obtiene
vT = 0,310-10 h) Influencia de las pesas de calibracin La carga
de prueba P0 es una pesa de valor nominal 1000 g clase F2 . El
error mximo tolerado es 0,015 g. De lo que resulta una variancia vK
de la incertidumbre de la pesa de calibracin de vK = 0,610-10
i) Incertidumbre de medicin
Rango de pesaje Max 260 g
Rango de pesaje Max > 260 g
Rango de pesaje 260 g < mw 520 g
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B. Balanzas mono-rango a) Los datos caractersticos de la balanza
son
Max = 210 g d = 0,1 mg b) Repetibilidad Se elige como carga de
prueba P = 50 g . Como indicaciones resultan 50,0000 g 50,0000 g
50,0001 g 50,0001 g 50,0000 g 50,0001 g De all se obtienen
s = 0,05 mg vw = 0,003 mg2
c) Error de redondeo Se obtiene la variancia del error de
redondeo
vr = 0,0017 mg2
d) Carga excntrica Como carga de prueba se elige P = 100 g .
Como indicaciones resultan 1. 100,0000 g de tara 0,0000 g 2. 0,0002
g 3. 0,0001 g 4. -0,0001 g 5. 0,0000 g de all se obtiene
E = 0,2 mg ve = 0,1510-12
e) Desvo de ajuste cerca de Max
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Como carga de prueba se elige P0 = 200 g . Como indicaciones
resultan
mw0 = 200,0002 g Se emple una pesa clase E2 con un valor
convencional de pesaje de 200,00010 g. Con lo que resulta
A0 = 0,0002 g - 0,0001 g = 0,0001 g y a0 = 0,510-6
f) Exactitud Las cargas de prueba Pi , taras Ti y valores de
indicacin mwi se eligen o dado el caso determinan segn el siguiente
cuadro:
Medicin i Tara Ti Carga de prueba Pi Indicacin mwi 1 0 g 50 g
50.0001 g 2 50 g 50 g 50.0001 g 3 100 g 50 g 50.0000 g 4 150 g 50 g
49.9999 g 5 50 g 50 g 50.0001
Como variancia se obtiene va = 2,5810-12
g) Influencia de las fluctuaciones de temperatura en el lugar de
montaje La balanza se ubica en un espacio de trabajo con
fluctuaciones de temperatura T = 5 K. Cuenta con pesa de ajuste
interna con la que se ajusta automticamente cuando el sensor
incorporado de temperatura detecta un desvo de 2 K respecto de la
temperatura del ltimo ajuste. Con lo cual resulta T = 2 K. La
prescripcin del fabricante para TK es 1,5 ppm/K. Con lo que se
obtiene
vT = 0,7510-12
h) Influencia de las pesas de calibracin
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OAA Organismo
Argentino de Acreditacin
CALIBRACIN DE BALANZAS ELECTRNICAS NO AUTOMTICAS
Pgina 37 de 37 Cdigo: DC-LC-02 Versin: 1 Fecha de entrada en
vigencia: 10-Noviembre-2004
La carga de prueba P0 es una pesa de valor nominal 200 g clase
E2 . El error mximo tolerado es 0,3 mg. La incertidumbre de esta
determinacin 0,1 mg. A causa de un posible error por empuje del
aire se incrementa la varianza en un 50 % De lo que resulta una
varianza vK de la incertidumbre de la pesa de calibracin de
vK = 0,110-12
i) Incertidumbre de medicin