INCERTIDUMBRE EN LA CALIBRACIÓN DE …

1 INCERTIDUMBRE EN LA CALIBRACI N DE VISCOS METROS. BROOKFIELD. Trujillo S., Schmid W., Lazos R., Galv n M. del C. Centro Nacional de Metrolog a, Laboratorio de Viscosidad Apdo. Postal 1-100 centro, 76000. Quer taro, Qro. Tel: (4) 211-05-00, Fax (4) 211-05-68. Resumen: Utilizando materiales de referencia certificados de viscosidad conocida, se determina la constante (factor F) para una combinaci n husillo/velocidad seleccionada del viscos metro Brookfield. La estimaci n de la INCERTIDUMBRE en la determinaci n del factor F (durante la calibraci n del viscos metro), se desarrolla siguiendo el m todo propuesto por la Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM).

2 Se presentan las fuentes de INCERTIDUMBRE que intervienen en la calibraci n, usando como herramienta para la organizaci n de las fuentes de INCERTIDUMBRE el llamado diagrama de rbol. Se expone la cuantificaci n y reducci n de las fuentes para llevar a cabo la combinaci n de las mismas. Se discuten los resultados. INTRODUCCI N para hacer girar un elemento inmerso (husillo) en el fluido de prueba. El husillo gira por la acci n de un Los viscos metros Brookfield son utilizados motor s ncrono a trav s de un resorte calibrado. La frecuentemente para realizar mediciones de deformaci n del resorte se observa en un indicador viscosidad de una variedad de materiales con anal gico, siendo la deformaci n proporcional a la comportamiento Newtoniano y no-Newtoniano.

3 Viscosidad del fluido. La calibraci n de los Debido a la importancia de tales mediciones en viscos metros Brookfield incluye la determinaci n del muchos campos de la industria, existe la necesidad factor F, definido por la ecuaci n (1). de incluir las mediciones con viscos metros Brookfield . en los sistemas de aseguramiento de calidad. Esto F= R (1). LR. requiere que las mediciones sean trazables a patrones nacionales, lo cual necesariamente involucra la calibraci n de instrumentos y la donde LR es la lectura de viscosidad din mica en el declaraci n de su INCERTIDUMBRE .

4 Viscos metro cuando se usa un l quido de referencia Es una pr ctica com n entre la mayor a de los a una velocidad, husillo y tama o de muestra usuarios de viscos metros Brookfield efectuar la determinados. verificaci n del viscos metro, sin hacer la determinaci n del valor del factor F para cada El factor F es una constante para cada combinaci n combinaci n husillo/velocidad, que es propiamente husillo/velocidad del viscos metro que se utiliza. Para lo que se hace en la calibraci n. una combinaci n husillo/velocidad 1/50, la Un grupo menor de usuarios que realiza la calibraci n de un viscos metro Brookfield modelo RV, calibraci n calculando el valor de los factores F se se llev a cabo utilizando el l quido de referencia 710- enfrenta con el problema de estimar la INCERTIDUMBRE 10 con un valor de viscosidad din mica certificado de medici n teniendo un modelo matem tico que no por el CENAM de 111,141 mPa s.

5 Incluye expl citamente la temperatura y por lo tanto no representa su influencia en la viscosidad. La magnitud de influencia m s importante en esta calibraci n es la temperatura T, que tiene una La intenci n de este trabajo es presentar un m todo relaci n directa con la viscosidad del l quido de pr ctico para la calibraci n de viscos metros referencia. Un aumento de temperatura resulta en Brookfield y para la estimaci n de la INCERTIDUMBRE una disminuci n de la viscosidad y viceversa. Este del factor F. cambio de la viscosidad R est dado por la La estimaci n de INCERTIDUMBRE se basa en el m todo siguiente relaci n: propuesto por la Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) [1] [2].

6 R = R U R T (2). CALIBRACI N donde T es la diferencia que pudiera existir entre la temperatura durante la calibraci n y la temperatura Los viscos metros Brookfield determinan la nominal de certificaci n del l quido de referencia viscosidad de fluidos midiendo la fuerza necesaria declarada en el certificado (si durante la calibraci n del husillo, el l quido se mantiene estable a 25,0 C y Temperatura: el l quido de referencia esta certificado a 25,0 C; T. =0. T no debe ser mayor de 0,5 C), y UR es el La temperatura del fluido a la que se mide la coeficiente de temperatura de la viscosidad del viscosidad se controla por medio de un ba o l quido de referencia: termost tico.

7 El ba o fue caracterizado anteriormente respecto a la estabilidad de la temperatura [3]. Las 1 d R fuentes de INCERTIDUMBRE relacionadas con efectos de UR = (3) temperatura son: R dT a) Resoluci n del term metro utilizado. b) Calibraci n del term metro. Con estas relaciones, la viscosidad a la temperatura c) Estabilidad y variaciones espaciales de la durante la calibraci n se determina por: temperatura en el ba o termost tico. R = MR MR U R T (4) El diagrama de rbol de la figura 1 muestra la relaci n de las fuentes de INCERTIDUMBRE con el mensurando e indica las posibles correlaciones que pueden existir entre diferentes fuentes de Donde MR es la viscosidad a la temperatura de INCERTIDUMBRE .

8 Referencia. El factor F a la temperatura de referencia es considerado como el mensurando. Considerando las variaciones de temperatura durante la calibraci n o una diferencia entre la temperatura de calibraci n y la temperatura nominal de certificaci n del l quido de referencia, se obtiene finalmente la siguiente expresi n para el mensurando F: MR MR UR T. F = F( MR,LR , T ) = (5). LR. IDENTIFICACI N Y ORGANIZACI N DE LAS. FUENTES DE INCERTIDUMBRE Figura 1. Diagrama de rbol de las fuentes de INCERTIDUMBRE en la determinaci n del factor F. para un viscos metro Brookfield L quido de Referencia: La informaci n relevante sobre el l quido de referencia se encuentra en el certificado de CUANTIFICACI N Y REDUCCI N.

9 Calibraci n. La fuente de INCERTIDUMBRE relacionada con el l quido de referencia es: a) INCERTIDUMBRE de MR L quido de Referencia: El certificado de calibraci n indica para MR una Lectura: INCERTIDUMBRE de 0,422 mPa s con k = 2, por lo tanto, el valor de la INCERTIDUMBRE est ndar es: Para las lecturas que se obtienen con el viscos metro Brookfield, las fuentes de INCERTIDUMBRE son: a) Repetibilidad de las mediciones: 0,422 mPa s Variaciones causadas por la habilidad del u( MR ) = = 0,211mPa s (6). 2. metr logo en la toma de lecturas, y por fluctuaciones de la temperatura.

10 B) Resoluci n del viscos metro Brookfield. El n mero de grados de libertad se considera infinito. Lectura: b) Calibraci n del term metro El certificado de calibraci n del term metro indica a) Repetibilidad de las mediciones: una INCERTIDUMBRE de 0,02 K con k = 2. Por lo tanto, la Se tomaron cinco lecturas consecutivas para obtener INCERTIDUMBRE est ndar es: LR de acuerdo a los datos de la tabla 1. 0,02 K. u(Tcal ) = = 0,01 K (10). 2. i 1 2 3 4 5 L R = 15 Li Li 55,5 56,0 55,0 55,5 56,0 55,6 El n mero de grados de libertad se considera infinito. c) Estabilidad y variaciones espaciales de la Tabla 1.