Calibración de manómetros: procedimiento, clases de exactitud e intervalos

Qué comprueba la calibración de un manómetro

Una calibración compara el manómetro con un patrón de referencia cuyos valores son conocidos y trazables. La referencia es una balanza de pesos muertos, también llamada balanza de presión o manómetro de pistón, o bien un manómetro de referencia o un calibrador digital más exacto que el manómetro que se calibra. En cada punto de ensayo anotas la lectura del manómetro y el valor de referencia. La diferencia es el error.

En un manómetro analógico, OIML R 101 empieza con una inspección visual y una comprobación preliminar, y después mide los errores y la histéresis (apartado 8). La comprobación preliminar confirma que la aguja se mueve con suavidad, sin agarrotarse, y que reposa en cero a la presión ambiente (10.2). Los errores se leen en puntos repartidos por el intervalo, primero con la presión en subida y luego en bajada.

Comparar los errores con el límite del manómetro y anotar si cumple o no es una verificación frente a una especificación. Un certificado puede incluir tanto los errores medidos como esa declaración.

• Calibración frente a verificación

Las normas: ASME B40.100, EN 837-1, OIML R 101 y DKD-R 6-1

ASME B40.100-2022 es la norma estadounidense para manómetros y sus accesorios. Cubre los manómetros de esfera que detectan la presión con un elemento elástico, como un tubo Bourdon, además de los sellos de diafragma, los amortiguadores de pulsaciones y las válvulas limitadoras de presión. Incluye una tabla de grados de exactitud con el número recomendado de puntos de ensayo (tabla 2-2.4-1) y un apartado sobre el ensayo de manómetros (2-5). ASME la ha pasado a mantenimiento estabilizado, así que la edición de 2022 sigue vigente.

EN 837-1:1996 es la norma europea para manómetros de tubo Bourdon de tamaños nominales 40 a 250, con alcances de hasta 1600 bar. Fija clases de exactitud, requisitos y métodos de ensayo. Las ediciones nacionales, como DIN EN 837-1 y BS EN 837-1, están vigentes.

OIML R 101:1991 es la recomendación internacional para manómetros indicadores y registradores ordinarios con elemento sensor elástico y límites superiores de 0,05 MPa a 1000 MPa. Fija las clases de exactitud, los errores máximos permitidos y un método de verificación. OIML R 109:1993 hace lo mismo con los manómetros de nivel de referencia, que llama instrumentos patrón. Ambas se descargan gratis de la OIML y figuran como vigentes.

DKD-R 6-1 es la guía de calibración del Servicio Alemán de Calibración, publicada por el PTB. Cubre manómetros de tubo Bourdon, manómetros eléctricos y transmisores de presión con salida eléctrica, y fija tres secuencias de calibración según la incertidumbre que buscas. La edición 03/2014, revisión 3, se descarga gratis del PTB.

Qué permite una clase de exactitud

La clase de exactitud de un manómetro ordinario es un porcentaje de su intervalo. Según OIML R 101 (4.1.1), un manómetro en servicio puede errar hasta su número de clase multiplicado por el 1 % del límite superior del intervalo de medida. Un manómetro nuevo o reparado tiene que cumplir 0,8 veces ese valor. En un manovacuómetro, la base es la suma de los límites superiores de los intervalos de presión y de vacío.

El límite es el mismo en cualquier punto de la escala. Un manómetro de clase 1 de 0 a 10 bar puede desviarse 0,1 bar tanto a 1 bar como a 10 bar, lo que supone un 10 % de la lectura a 1 bar. R 101 fija además un límite normal de uso (3.1.2): en manómetros con un límite superior por debajo de 100 MPa, tres cuartas partes del límite superior para presión estable y dos terceras partes para presión variable.

• La histéresis tiene que quedar dentro del mismo límite. R 101 no permite que el error de histéresis supere el error máximo permitido (4.1.2).
• A la presión ambiente, la aguja tiene que reposar en cero dentro del error máximo permitido (10.2.3).
• R 101 exige que la esfera indique el límite superior y la clase de exactitud (6.1.1).
• ASME B40.100 usa grados de exactitud y EN 837-1 sus propias clases. El límite de tu manómetro sale de la norma que figura en su hoja de datos, o de la especificación del fabricante si es más estricta.

Elegir la referencia: balanza de pesos muertos o manómetro de referencia

Una balanza de pesos muertos genera presión con masas conocidas sobre un pistón de área efectiva conocida. DKD-R 6-1 cuenta las balanzas de presión entre las referencias con estabilidad a largo plazo, y los manómetros eléctricos entre las menos estables (apartado 3).

La presión que genera una balanza de pesos muertos depende de la gravedad local, de la temperatura del pistón y el cilindro, y del empuje del aire sobre las masas. OIML R 110 da sus errores máximos permitidos a la gravedad normal, 9,80665 m/s², y a 22 °C ± 3 °C (4.4), así que una balanza usada en otro lugar necesita las correcciones que indican su certificado o su manual. DKD-R 6-1 pide a los laboratorios que usan manómetros de pistón registrar la presión atmosférica además de la temperatura de la sala (apartado 6).

Un manómetro de referencia o un calibrador digital de presión es más rápido de usar y puede cubrir varios intervalos. Necesita su propia calibración vigente con una incertidumbre declarada. Cuando la referencia es un manómetro indicador, DKD-R 6-1 cuenta su resolución una segunda vez en la incertidumbre (apartado 3).

¿Cuánto mejor tiene que ser la referencia? OIML R 101 permite que los errores del equipo de verificación sean como máximo una cuarta parte del error máximo permitido del manómetro que se verifica (9.1). DKD-R 6-1 recomienda que la incertidumbre de la referencia no supere un tercio de la incertidumbre que buscas para el manómetro.

• Calculadora de TUR y TAR
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Preparación: posición de montaje, altura y fluido de presión

Monta el manómetro como se usa. R 101 hace de la posición de uso indicada por el fabricante una condición de referencia (4.1.3), y la esfera puede llevar marcada la posición normal de uso (6.1.1). DKD-R 6-1 pide tener en cuenta la posición de montaje durante la calibración e indicarla en el certificado.

Pon los niveles de referencia del manómetro y de la referencia a la misma altura, o corrige la diferencia. Una columna de líquido añade una presión de ρgh. Con agua en la línea, 10 cm de diferencia de altura equivalen a casi 1 kPa, que es todo el error máximo permitido de un manómetro de clase 1 con un intervalo de 0 a 100 kPa. R 101 exige que el error por diferencia de nivel quede por debajo de una décima parte del error máximo permitido (9.4).

Usa el fluido adecuado. R 101 pide un gas inerte hasta 0,5 MPa y un líquido no corrosivo por encima, salvo que pasar de uno a otro cambie la lectura menos de una quinta parte del error máximo permitido (4.1.3). Si el manómetro y la referencia usan fluidos distintos, el separador no puede desplazar la lectura más de una décima parte del error máximo permitido (9.2).

Comprueba antes las fugas. R 101 propone subir la presión hasta el límite superior, aislar el manómetro durante 3 minutos y observarlo 2 minutos más. Una caída de no más del 1 % del límite superior se considera estanca (10.2.1).

Deja que el manómetro y la referencia se estabilicen a la temperatura de la sala. R 101 usa 20 °C como temperatura de referencia. DKD-R 6-1 admite un laboratorio entre 18 °C y 28 °C y recomienda mantener la temperatura dentro de ±1 K durante la calibración y registrarla. Da a los manómetros eléctricos su tiempo de calentamiento.

Puntos de ensayo: cuántos y en qué orden

Reparte los puntos de forma uniforme por el intervalo, desde cero hasta el límite superior. R 101 pide al menos 8 puntos en manómetros de clase 0,6 o mejor, 5 en las clases 1 a 2,5 y 3 en las clases 4 y 5 (10.3.1). Lee cada punto con la presión en subida, mantén el límite superior durante 5 minutos y lee después los mismos puntos con la presión en bajada. Lee el cero tras 5 minutos de nuevo a la presión ambiente.

DKD-R 6-1 ajusta el esfuerzo a la incertidumbre que buscas (tabla 1). Primero lleva el manómetro a su máximo, con al menos 30 segundos arriba y entre precargas, y después ajusta el cero si el manómetro lo permite. Cada escalón de presión espera al menos 30 segundos antes de la lectura, y a los manómetros de tubo Bourdon se les da un golpe ligero para liberar la aguja del rozamiento (apartado 7).

• Hoja de trabajo como se encontró y como se dejó, con puntos de ensayo por todo el intervalo

Histéresis, repetibilidad y cero

La histéresis es la diferencia entre las lecturas a una misma presión cuando se llega a ella desde abajo y desde arriba. R 101 la define así y deja fuera los dos extremos del intervalo, donde solo existe un sentido (T.8). Calcúlala en cada punto como la lectura en bajada menos la lectura en subida, y compara el valor más alto con el límite.

DKD-R 6-1 registra el cero antes y después de cada ciclo de subida y bajada y da el mayor cambio como desviación del cero (8.6.2). Calcula la histéresis a partir de lecturas corregidas por ese cero (8.6.5). Cuando una secuencia tiene dos series en subida, como A y B, la diferencia entre ellas da la repetibilidad (8.6.3).

En los manómetros de nivel de referencia, R 109 toma dos lecturas en cada punto, una inmediata y otra tras un golpe ligero en la caja. La diferencia muestra el rozamiento del mecanismo y no puede superar la mitad del error máximo permitido (6.3.7.2 y 4.2.1.3).

Manómetros digitales y transmisores de presión

DKD-R 6-1 trata con el mismo método tres tipos de instrumento: manómetros de tubo Bourdon, manómetros eléctricos con indicador y transmisores cuya salida es una corriente, una tensión o una frecuencia. En un transmisor, el laboratorio lee la salida con su propio medidor calibrado, y la incertidumbre de ese medidor entra en el presupuesto (apartado 4).

Calibra el instrumento como una cadena de medida completa siempre que puedas, como recomienda DKD-R 6-1 (apartado 7). Un transmisor y su indicador tienen cada uno su error, y la lectura en planta depende de los dos.

Da al instrumento su tiempo de calentamiento, precárgalo y ajusta el cero, si lo admite, antes de la primera serie. Si hace falta un ajuste antes de poder calibrarlo, acuérdalo con el propietario y registra la configuración antes y después (apartado 5).

Lecturas como se encontró, ajuste y un manómetro fuera de tolerancia

Toma la primera serie completa de lecturas antes de que nadie ajuste el manómetro. Estas lecturas como se encontró muestran cómo medía el manómetro mientras estaba en uso. Si reajustas la aguja o el cero, o reparas el mecanismo, repite la serie completa de puntos como se dejó.

Si algún error como se encontró queda fuera del límite, el manómetro estuvo fuera de tolerancia durante una parte desconocida del tiempo transcurrido desde su última calibración correcta. El apartado 7.1.5.2 de ISO 9001 te pide determinar si los resultados anteriores se vieron afectados negativamente y actuar según sea necesario. En un manómetro, mira para qué se usaban sus lecturas, como un ajuste de proceso, una presión de prueba de un recipiente o una manguera, o un límite de alarma. Luego valora si el error pudo cambiar alguno de esos resultados.

• Qué hacer cuando un instrumento no supera la calibración
• Lecturas como se encontró y como se dejó

Cada cuánto calibrar un manómetro

Ninguna norma fija un mismo intervalo para todos los manómetros. El NIST tampoco recomienda un intervalo de recalibración fijo: depende de la exactitud exigida, de la estabilidad del instrumento y del entorno en el que trabaja. Para los manómetros sujetos a control legal, OIML R 101 deja el periodo en manos de la normativa nacional (7.3).

DKD-R 6-1 da periodos de recalibración recomendados en condiciones normales de uso (anexo F). También indica que hay que recalibrar tras una sobrecarga por encima del límite admisible, una reparación o un mal uso que pueda afectar al resultado, sea cual sea la fecha.

• Manómetros de tubo Bourdon de clase 0,6 o mejor: 1 año. Clases por encima de 0,6: 2 años.
• Manómetros eléctricos y transmisores especificados al 0,5 % del alcance o mejor: 1 año. Por encima del 0,5 %: 2 años.
• Manómetros de pistón, como las balanzas de pesos muertos: 5 años.

• Cómo fijar los intervalos de calibración
• Calculadora de intervalos de calibración

Qué debe incluir el certificado y el registro

Tanto si el manómetro va a un laboratorio como si se calibra internamente, guarda un registro que permita a otra persona repetir la calibración y llegar a la misma decisión. DKD-R 6-1 (apartado 9) añade datos propios de la presión al contenido general del certificado del apartado 7.8 de ISO/IEC 17025:2017.

• La identificación, el intervalo y la clase del manómetro, y el límite aplicado.
• El método, por ejemplo la secuencia C de DKD-R 6-1, y la referencia usada con su identificación y la fecha de vencimiento de su calibración.
• El fluido de presión, el nivel de referencia del manómetro y la posición de montaje durante la calibración.
• Una tabla con la presión de referencia y la lectura del manómetro en cada punto, en subida y en bajada, con el error y la histéresis.
• Las lecturas como se encontró y, tras cualquier ajuste, las lecturas como se dejó.
• La temperatura de la sala, la fecha, quién hizo el trabajo y la próxima fecha de vencimiento.

• Plantilla de certificado de calibración (Excel)
• Requisitos del certificado de calibración

Dónde encaja Axiospec

Axiospec es un software de gestión de calibraciones. Guarda cada manómetro con su historial de calibraciones, sus certificados y su próxima fecha de vencimiento. Un registro de calibración admite hasta 100 puntos de ensayo. Cada punto tiene su valor nominal, su tolerancia como banda absoluta, como porcentaje del nominal o como porcentaje del alcance, si se leyó en sentido ascendente o descendente, y las lecturas como se encontró y como se dejó. El certificado que genera Axiospec incluye esos puntos.

En una calibración interna, una lectura final fuera de su tolerancia fija el resultado en No cumple, y registrar un Cumple de todos modos exige un motivo por escrito. Un No cumple pone el manómetro en cuarentena, y el registro pregunta qué midió el manómetro desde su último resultado Cumple. Axiospec no calcula la histéresis ni elige la clase o el intervalo. Eso queda en tus manos o en las de tu laboratorio.

El plan gratuito cubre hasta 50 instrumentos activos. Un espacio de trabajo nuevo empieza con una prueba de 45 días de Professional, con capacidad para 1500 instrumentos activos y sin tarjeta de crédito. Cargamos tus registros existentes sin coste en todos los planes.

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