NORMA TÉCNICA COLOMBIANANTC 4494 1998-10-28 MÉTODO DE ENSAYO PARA LA CALIBRACIÓN DE TERMOCUPLAS POR TÉCNICAS DE COMPARACIÓN E: STANDARD TEST METHOD FOR CALIBRATION THERMOCOUPLES BY COMPARISON TECHNIQUES OF CORRESPONDENCIA: esta norma es equivalente (EQV) a la norma ASTM E 220 termocuplas; instrumento de medida; calibración; instrumento de medida de temperatura. DESCRIPTORES: 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 PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 4494 fue ratificada por el Consejo Directivo de 1998-10-28. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que pertenecen al Comité Técnico 000002 “Metrología” y que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en Consulta Pública. ACEITES Y GRASAS VEGETALES S.A. ALCANOS AROTEC COLOMBIANA CERAMITA S.A. - CORONA COATS CADENA CODENSA COLCERÁMICA S.A. COLGATE PALMOLIVE CÍA. COLPAPEL S.A. COLTAVIRA CONALVIDRIOS S.A. CONCRETOS PREMEZCLADOS CHICLES ADAMS S.A. E.A.A.B. ECOPETROL ECSI S.A. ELECTROPORCELANA GAMMA S.A. EMPRESA COLOMBIANA DE CABLES S.A. EQUIPOS Y CONTROLES INDUSTRIALES LTDA. FÁBRICA NACIONAL DE MUÑECOS FIBERGLASS COLOMBIA S.A. GRASAS S.A. GRIVAL S.A. ICOLLANTAS INCOLBESTOS S.A. INGENIERÍA DE SERVICIOS TÉCNICOS LUMINEX S.A. METRÓN LTDA. P.V.C. GERFOR S.A. PELDAR S.A. POSTOBÓN S.A. PROCABLES PRODUCCIONES GENERALES LTDA. PROMIGAS E.S.P. PROQUINAL S.A. S.I.C. SCHLAGE LOCK DE COLOMBIA S.A. SENA SHELL COLOMBIA S. A. TECNOQUÍMICAS TUBOTEC LTDA. TUVINIL DE COLOMBIA S.A. UNILEVER ANDINA S.A. UNIVERSIDAD JAVERIANA ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN 1. ASTM E563. ASTM E230. 2. 2. Terminology Relating to Thermometry and Hydrometer. 1 .NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 MÉTODO DE ENSAYO PARA LA CALIBRACIÓN DE TERMOCUPLAS POR TÉCNICAS DE COMPARACIÓN 1. La evaluación precisa de la relación de temperatura vs fuerza electromotriz (fem) se logra determinando su producción de fem en cada serie de temperaturas medidas. Specification for ASTM Thermometers.1 Esta norma presenta técnicas de calibración de termocuplas basadas en comparaciones de las indicaciones de una termocupla con las de un termómetro de referencia. para controlar las pérdidas de conducción térmica. Practice for Preparation and Use of Freezing Point Reference Baths. dentro de un intervalo total de . diferentes de los métodos que involucran el uso de puntos fijos.2. 2. este método de ensayo se aplica a termocuplas de alambre desnudo o a termocuplas cubiertas con funda (enfundada).180 °C a 1 700 °C (-290 °F a 2 660 °F) aproximadamente. Specification for Temperature-Electromotive Force (EMF) Tables for Standardized Termocouples. Direct Current Ratio Devices: High Precision Laboratory Potentiometers. Puede ser necesario tener cuidado especial con estas últimas. ASTM E344. OBJETO 1. Test Method for Inspection and Verification of Thermometers.2 En general. ASTM E77.1 NORMAS REFERENCIADAS NORMAS ASTM ASTM E1.2 NORMA ANSI ANSI C 100. Las calibraciones se llevan a cabo a los intervalos de temperatura apropiados para los tipos individuales. 3 Este método de ensayo supone que los materiales son homogéneos. militares o de investigación. un termómetro de vidrio-líquido o uno con resistencia de platino.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 2. Se especifican baños líquidos con agitación.3 Para la medición de fem eliminando la carga del instrumento como una fuente significativa de error. se debe tener mucho cuidado al elegir los medios y las condiciones bajo las cuales se hacen las comparaciones. RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO 3.1 TERMINOLOGÍA DEFINICIONES Las definiciones presentadas en la norma ASTM E 44 se considera que se aplican a los términos usados en esta norma. se deben usar instrumentos potenciométricos o instrumentos electrónicos de alta impedancia. 5. hornos de tubo y baños secos fluidizados. el grado de exactitud requerido. Monograph 126 . El termómetro de referencia puede ser otra termocupla.1 Para los usuarios y fabricantes de termocuplas. IMPORTANCIA Y USO 4. dependiendo de la temperatura. este método de ensayo proporciona un medio para confirmar la aceptabilidad del material ya ensamblado. 4.Methods of Testing Termocouples and Thermocouple Materials.Liquid -in-Glass Thermometry 3. 2 . 3. u otras consideraciones. 4.2 Ya que el éxito de este método de ensayo depende en gran parte de la habilidad para llevar la termocupla y el termómetro de referencia a la misma temperatura dentro de los límites de exactitud requeridos. 5. Es usual que los fabricantes del alambre suministren la calibración de los termoelementos de las termocuplas en forma individual. bloques de metal calentados uniformemente. Por lo tanto.1 Mediante este método se calibra una termocupla comparando sus indicaciones con las de un termómetro de referencia a la misma temperatura. los detalles del método de ensayo tienen como fin asegurar que la fem medida realmente es la fem generada en la termocupla a la temperatura de ensayo y que no tiene influencia de fem de otras fuentes. 3.Platinum Resistance Thermometry. Monograph 150 .2 El método de ensayo prevé las certificaciones a tolerancias de temperatura para normas como la ASTM E 230 u otras especificaciones especiales según se requiera para aplicaciones comerciales.3 PUBLICACIONES NIST NTC 4494 Circular 590 . 4. en sus intervalos de temperatura especificados y las técnicas apropiadas. 2 NTC 4494 DEFINICIONES DE TÉRMINOS ESPECÍFICOS A ESTA NORMA 5. 6. 6. 5.1 El horno debe estar equipado con un medio de control para mantener la temperatura constante durante períodos de tiempo cortos (10 min aproximadamente) a cualquier temperatura en el intervalo en el cual se va a usar el horno. 6.2.3. J. Journal of Basic Engineering. pero en todos los casos se debe seleccionar del equipo descrito en seguida: 6. 1 Callahan. o polvo similar. Los tipos adecuados de baños se describen en el Apéndice de la norma ASTM E 77.2 Baño en polvo fluidizado En el intervalo de -70 °C a 980 °C (-100 °F a 1 800 °F) el baño comparador puede ser un baño de óxido de aluminio.2 Termómetro de referencia: termómetro cuya calibración es conocida dentro de una determinada exactitud especificada.2 Debe haber una zona de temperatura uniforme en la cual se puedan insertar las uniones de medición de las termocuplas. T “Heat Transfer Characteristics in Air Fluidized Solids up to 900 °F. 6.1 El equipo necesario para la aplicación de este método de ensayo dependerá en detalle del intervalo de temperatura en que se trabaja.2. 1971.1 Baños líquidos En el intervalo de -160 °C a 630 °C (-250 °F a 1 170 °F) el baño comparador normalmente debe ser un baño líquido aislado. equipado con controles para mantener la temperatura constante. Puede ser adecuada cualquiera entre una variedad de diseños. y la longitud del tubo del horno debe ser adecuada para permitir una profundidad de inmersión suficiente para asegurar que la temperatura de la unión de medición no se ve afectada por los gradientes de temperatura a lo largo de los alambres de la termocupla.2. un horno de tubo calentado eléctricamente constituye normalmente un baño comparador.3. 6. ASME Paper 70W A/Temp.2.2.2.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 5.3 Hornos de tubo A temperaturas por encima de 620 °C (1 150 °F) aproximadamente.1 Se debe controlar este baño para asegurar su consistencia y la uniformidad de la temperatura. como se define de acuerdo con la norma ASTM E 230.2 BAÑOS Y HORNOS COMPARADORES Se debe usar un horno o un baño comparador en el cual la unión de medición de la termocupla que se va a calibrar se lleve a la misma temperatura que el termómetro de referencia. pero el horno escogido debe tener las siguientes características: 6. bien agitado. EQUIPO 6. 3. Los hornos de tubo tipo laboratorio se pueden usar sobre la temperatura ambiente pero no se recomiendan para trabajo de mayor precisión en este intervalo de temperatura. fluidizado en aire.2. 3 .1 Tipo de termocupla: el tipo de termocupla se representa con una letra. 6.1.2 Se puede obtener un error mínimo usando solamente alambres de termocuplas. 4 . a la misma temperatura del termómetro de referencia. En la norma ASTM E 563 se presenta un método aceptable para utilizar la temperatura del hielo fundente como temperatura de la unión de referencia. sin empalmes. Estos baños no se excluyen de este método de ensayo. para reducir al mínimo esta variación de temperatura como fuente de error. La magnitud del error debido a esta incompatibilidad dependerá de los gradientes de temperatura existentes.1. con intervalos de fem adecuados para uso con termómetros. se han usado bloques calentados uniformemente a alta temperatura. 6.2. Todos los instrumentos requieren calibración periódica por el National Institute of Standards and Technology o algún otro laboratorio calificado en forma similar. desde la unión de medición a la unión de referencia. obtenida usualmente de la temperatura del hielo fundente. En los literales X. Una temperatura de referencia usada comúnmente es 0 °C (32 °F). pero se pueden usar otras temperaturas. Cualquier empalme representa una no homogeneidad en el circuito. 6. comercialmente disponibles. debido a la falta de compatibilidad de aleaciones similares nominalmente. Con este sistema se evita la carga térmica del baño de hielo por un gran número de alambres de termocuplas y alambres de conexión de cobre.2 se presentan aspectos adicionales sobre los hornos de tubo adecuados.3 TEMPERATURAS DE LA UNIÓN DE REFERENCIA Se debe contar con un baño a temperatura controlada en el cual la temperatura de las uniones de referencia se mantenga constante en el valor escogido. Estos bloques están equipados con cavidades para las termocuplas de ensayo y el termómetro de referencia. el instrumento se puede seleccionar de uno de los tres grupos de tipos de alta precisión de laboratorio. y una celda estándar de tipo laboratorio. Los dos primeros grupos son potenciómetros equilibrados manualmente.4 Otros baños La única característica esencial que debe tener cualquier baño usado con este método es que lleve la termocupla que se está calibrando. que no son independientes y requieren un montaje en el banco más o menos permanente con un número de accesorios. pero se deben hacer exploraciones cuidadosas de los gradientes de temperatura existentes. antes de confiar en estos aparatos. las uniones de referencia se pueden hacer en una banda multiterminal isotérmica cuya temperatura se determina por una termocupla de referencia en la cual la unión de referencia se encuentra en un baño a la temperatura del hielo fundente.3. incluyendo una batería de almacenamiento. o cualquier otro refrigerante. si así se desea. Generalmente.3. Se han usado con éxito bloques de cobre sumergidos en oxígeno líquido.4 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN DE FEM La selección de un instrumento específico para medir la fem de la termocupla dependerá de la exactitud requerida en la calibración que se realiza.1 y X. 6.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Nota 1. 6. un galvanómetro de alta sensibilidad o detector de cero. La temperatura de la unión de referencia se debe controlar con una exactitud superior a la esperada de la termocupla de calibración.1 Para una calibración rápida de grandes cantidades de termocuplas. En forma similar. Solamente se debe usar cerámica adecuada. AISLAMIENTO DE LA TERMOCUPLA Y TUBOS DE PROTECCIÓN Se pueden usar tubos de cerámica con dos agujeros.5. 6. pero deben estar equipadas con bornes de cobre y se deben proteger contra el desarrollo de gradientes de temperatura en los bloques. 6.6. y deben estar localizados en la porción de cobre del circuito para preservar todo el circuito de cobre que va desde la unión de referencia al potenciómetro. 6. completamente desconectadas del potenciómetro. Estos selectores deben ser de construcción resistente y deben estar diseñados de manera que ambos alambres de conexión sean conmutados cuando se intercambia de una termocupla a la siguiente. Estos potenciómetros pueden contener un alambre corredizo. se pueden usar bloques terminales en el circuito de conexión. Para evitar masa innecesaria y reducir al mínimo la conducción térmica axial en la región de la unión de medición.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 6. Estos instrumentos deben tener un límite de error de 0.4. 6. las termocuplas se pueden insertar en un tubo de protección que debe ser resistente al choque térmico.2 Si es conveniente.4. Los potenciómetros de este grupo no tienen alambres corredizos y todas las posiciones se ajustan por medio de interruptores de palanca giratoria. Estos instrumentos permiten lecturas rápidas de un gran número de termocuplas.5 ENSAMBLES DE LOS ALAMBRES DE CONEXIÓN Los alambres de conexión de la unión de referencia al potenciómetro son de cobre aislado y se deben tender en un circuito puesto a tierra o cable trenzado si se van a someter a accionamiento eléctrico. de un material que no contamine la termocupla y que proporcione el aislamiento eléctrico necesario a la mayor temperatura de calibración. de diseño potenciométrico u otro de alta impedancia.4.1 y 6. pero todas las características de diseño se deben dirigir a la obtención de una alta precisión.4.2. 6.3 Instrumentos del grupo C Incluyen voltímetros digitales electrónicos y convertidores de análogo a digital. para soportar y aislar eléctricamente la porción sumergida de los dos conductores desnudos de una termocupla. Los instrumentos de esta clase deben tener límites de error de 1 µV a 1 000 µV y 12 µV a 50 000 µV. Estas lecturas rápidas exigen menos estabilidad de temperatura del baño. 6. el tubo debe tener paredes relativamente delgadas y su diámetro interno debe proporcionar un ajuste holgado para los alambres de termocupla. Los selectores deben tener contactos. Se deben tomar precauciones para proteger los selectores de las fluctuaciones de temperatura debido a corrientes de aire o a radiación de fuentes calientes. sin adhesión. Los instrumentos de esta clase deben tener límites de error similares a los de los numerales 6.4. Todas las características de diseño deben ser compatibles con el logro de la exactitud máxima.2 µV a 1 000 µV y 5 µV o superior a 50 000 µ de acuerdo con la norma ANSI C 100.1 Potenciómetros Grupo A NTC 4494 Se deben usar cuando se requiere precisión máxima. no debe contaminar los materiales de la termocupla y debe ser hermético al gas.1 Se pueden usar selectores para conmutar entre diferentes termocuplas que se calibran y la termocupla estándar. en el tiempo.2 Potenciómetros del grupo B Por lo general serán lo suficiente exactos para la mayoría de trabajos. dejando las termocuplas que no están en uso.2. conexiones y terminales de cobre.5. 5 . Durante el ensayo. 3) se pueden usar con estas termocuplas.51 mm).5 TERMOCUPLAS TIPO B (platino-rodio/rodio-platino). Las incertidumbres de los diferentes tipos de termómetros líquidos se presentan en el literal X.1 y 6.1 °C (0.2 °F) a temperaturas por debajo de -60 °C (-70 °C) o por encima de 200 °C (400 °F). En la norma ASTM E 1 se presentan especificaciones para los termómetros ASTM.4.2) y los instrumentos del Grupo C (numeral 6.rodio 13 % /platino (Tipo R) de alambre calibre 24 (0.2. La exactitud obtenible con un uso cuidadoso. 6 . siempre y cuando el medio del baño sea compatible con el material de la funda.6 % de rodio (Tipo B).2. en baño líquido o seco fluidizado.2 TERMÓMETROS DE RESISTENCIA DE PLATINO El termómetro de resistencia de platino estándar es el termómetro de referencia de mayor exactitud para uso en baños líquidos con agitación a temperaturas de -180 °C a 630 °C (-300 °F a 1 170 °F) aproximadamente. Los potenciómetros del Grupo A y B (numerales 6. TERMÓMETROS DE REFERENCIA 7. 7.3) son adecuados para uso con este tipo de termocupla.4. sin empalmar. Su uso también se puede extender a temperatura ambiente.30 % de rodio/ platino . En casos en donde se requiere que la exactitud se aproxime a 0. o en casos en que más de un tipo de termómetro satisfaga la conveniencia o preferencia del laboratorio de calibración. 7. existen pocas alternativas fuera de los termómetros de resistencia como referencia. 7.4. se recomienda como el termómetro de referencia para temperaturas por encima de 1 200 °C (2 190 °F).1 y 6.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 6. ya sea que se use un baño líquido con agitación o un horno de laboratorio. a 400 °C (750 °F) o incluso a una temperatura más alta con tipos especiales.4 TERMOCUPLAS TIPO R Y S (platino-rodio/ platino) Como termómetro de referencia se recomienda una termocupla de platino-rodio 10 % /platino (Tipo S).1 El termómetro de referencia que se debe usar para la calibración por comparación dependerá del intervalo de temperatura cubierto. o la de platino . Generalmente la exactitud de estos termómetros es menor por debajo de -60 °C. El alambre forrado se debe extender. formada de un alambre calibre 24 ó de mayor tamaño.4. Las incertidumbres de las mediciones de temperatura con este tipo de termómetro se dan en la Tabla 1.3 TERMÓMETROS LÍQUIDOS Este tipo de termómetros se puede usar de -180 °C (-300 °F) o menos.1 Las termocuplas enfundadas se pueden ensayar sin protección o soporte adicional. Los termómetros de resistencia estándar se describen en los literales X.4.4. 7.1 y X. Los potenciómetros Grupo A y B (numerales 6.2. de la exactitud deseada para la calibración.6. La termocupla de platino . en donde se usan fluidos termométricos orgánicos y por encima de 400 °C en donde los cambios dimensionales en el vidrio del bulbo pueden ser relativamente rápidos y se requiere calibración frecuente. para obtener un mínimo de error (véase el numeral 6. para temperaturas de 630 °C (1 170 °F) a 1 200 °C (2 190 °F). a la unión de referencia. Se debe tener cuidado de mantener la pérdida por conducción térmica dentro de los límites del error experimental.2.3.2). se dan en la Tabla 1. 7.3.2) y los instrumentos del Grupo C (numeral 6. aunque su exactitud está limitada.4. Este tipo de termocupla puede servir como un termómetro de referencia útil en el intervalo de 180 °C a 370 °C (-300 °F a 700 °F) en algunos casos. Un alambre calibre 24 (0. en general.el termómetro de referencia debe ser una termocupla calibrada previamente.7 TERMOCUPLAS SIMILARES Cuando se usa el procedimiento C (numeral 9. Montaje esquemático para el método con dos potenciómetros 7. Si se deben llevar a cabo mediciones cuya exactitud se aproxime a 0. 7.1).1 °C. Las incertidumbres de las mediciones de temperatura con esta termocupla se dan en la Tabla 1.51 mm) es un buen término medio entre la menor estabilidad del alambre y la mayor fuga de calor del alambre de mayor tamaño.4).6 TERMOCUPLAS TIPO T (cobre-constantan). se debe usar un potenciómetro Grupo A (numeral 6.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Figura 1. por la estabilidad del alambre a temperaturas por encima de 200 °C (400 °F) aproximadamente y por la exactitud de las mediciones de emf y la falta de homogeneidad del alambre por debajo de 200 °C. cuya composición sea la misma de las de ensayo. 7 . NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Tabla 1.5 0.2 0.1 0.3 0.5 0.5 1 0. Incertidumbres de calibración en termocuplas calibradas por el método de comparación.1 El procedimiento de calibración consiste en la medición de la fem de la termocupla que se calibra. Con termocuplas homogéneas y razonable cuidado experimental.5 0.3 0. Las Tabla 1 ó 2 sirven como guías para la selección. ambos extremos y la mitad de un rollo. las muestras se deben separar ampliamente dentro del lote. La temperatura de cada punto se mide con una termocupla estándar u otro termómetro estándar. Los usuarios deben estar enterados de que en algunos casos los ensayos de conformidad harán que ocurran cambios en las propiedades termoeléctricas del alambre de la termocupla. Puntos de calibración aproximados.500.5 1 2 0. y 870 Cada 100 Cada 50 100. temperatura en grados Celsius Incertidumbre Puntos Valores G Observados Interpolados 0.5 0. MUESTREO El muestreo se especifica normalmente en la norma de material ASTM que se exige en la calibración. y 750 Cada 100 Cada 100 300.1 0. En caso de que sea alambre.1 0.5 a 1100 y 2 a 1450 1 a 1100 y 3 a 1450 0.05 0.2 En hornos de tubo.5 0.600.900 y 1200 Cada 100 Cada 50 Cada 100 600 y 1200 Cada 100 600 y 1200 Cada 100 50 y 100 Cada 60 j K RyS B T A B C D E F G Los valores dados en esta tabla fueron extraídos de la Circular 590 de National Bureau of Standards.600. en comparación con un termómetro estándar con resistencia de platino. con frecuencia se toman como mínimo tres muestras para verificar la conformidad de un lote de alambre o termocuplas.3 0. A manera de orientación para el ensayo de conformidad.2 F Termocupla B Tipo E Rango de Temperatura 0 a 870 C 0 a 870 D 0 a 350 D -160 a 0 C 0 a 760 D 0 a 350 C 0 a 1250 C 0 a 1250 D 0 a 350 D -160 a 0 C 0 a 1450 C 0 a 1450 C 0 a 1700 0 a 370 D 0 a 100 D -160 a 0 D C Puntos de Calibración Cada 100 300.1 0.5 0.5 0. PROCEDIMIENTOS GENERALES 9. En el procedimiento de calibración se puede usar uno de los tres métodos generales siguientes. por ejemplo. por comparación con una termocupla de tipo S calibrada. el intervalo de temperatura que se va a cubrir y la exactitud requerida.3 0. 8 . en puntos de calibración seleccionados. En baños de líquido agitado. Véase el numeral 5.300.5 a 1100 y 3 a 1700 1 a 1100 y 5 a 1700 0.1 0.1 1 2 0.1 0. 8. 9.5 0. Usando una curva de diferencia a partir de la tabla de referencia. El número y selección de los puntos de ensayo dependerán del tipo de termocupla.1 0. 9. Después de inserción en cada horno o baño. sean estabilizados a la temperatura deseada antes de hacer las lecturas. Cada potenciómetro va equipado con un galvanómetro de espejo. Mediante el uso de dos potenciómetros es posible hacer lecturas simultáneas de una termocupla estándar y una termocupla que se está calibrando. por medio de un selector. se introduce un selector entre las uniones de referencia de las termocuplas que se están calibrando y el potenciómetro asociado. como se ilustra. El procedimiento anterior para toma de datos se repite para cada termocupla. se debe repetir la secuencia completa al menos una vez. se debe dejar pasar tiempo para alcanzar las condiciones de estado estacionario.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 9. y cambia su temperatura para cada punto. El montaje cuando se calibran varias termocuplas usando un termómetro termocupla como referencia. también cuando los potenciómetros están ajustados para equilibrar la fem de cada terrmocupla. La termocupla estándar se conecta a un potenciómetro y la que se está calibrando. Este método requiere que el baño o el horno. Los puntos de luz se reflejan de los dos galvanómetros sobre una escala sencilla.2 EL PROCEDIMIENTO A NTC 4494 Se aplica cuando se pueden emplear un termómetro estándar y dos potenciómetros. Cada termocupla se conecta al potenciómetro en secuencia. a la misma temperatura. cuando se va a usar el mismo horno en un intervalo de temperatura amplio. como se ilustra en la Figura 1. Cuando se va a calibrar más de una termocupla. al otro. Las variaciones a este método incluirían el uso de un termómetro de resistencia de platino o un termómetro de vidrio-líquido. incluyendo la termocupla. para obtener lecturas de verificación de la fem. sin tener que esperar que el horno o el baño se estabilicen a cada temperatura.3 PROCEDIMIENTO B Es aplicable cuando se usa un solo potenciómetro. y los galvanómetros se ajustan de manera que los puntos coincidan en el cero de la escala cuando los circuitos están abiertos y por lo tanto. Después de medir la fem de cada termocupla una vez. se puede usar una serie de hornos o baños. Figura 2. antes de tomar las lecturas. Cuando esto implica un gran volumen de trabajo. por turno. La termocupla de referencia se debe leer inmediatamente antes y después de leer la fem en cada termocupla. correspondientes a las temperaturas de calibración deseadas. como referencia en el baño líquido con agitación. se ilustra en la Figura 2. cada uno mantenido a diferentes temperaturas. o cuando por cualquier otra razón no es conveniente usar solamente un horno o baño para todas las temperaturas de calibración. Montaje esquemático con un selector y un instrumento de medición sencillo 9 . El método se adapta particularmente a la calibración de termocuplas en cualquier número de puntos seleccionados. 4 PROCEDIMIENTO C 9. se pueden medir a un mayor grado de exactitud absoluta (microvoltios). Con esta técnica se aprecian al menos dos ventajas diferentes.4. como las diferencias de fem son una pequeña fracción de la fem. entre la termocupla de referencia y la que se está calibrando. Primero. se puede emplear una variación conveniente de los dos métodos potenciométricos. Montaje de la termocupla en el tubo de protección 9. la fem de la termocupla de referencia se mide con un potenciómetro. pero en este caso el segundo potenciómetro se usa para medir simultáneamente la diferencia de fem. como en el Procedimiento A.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Figura 3. Segundo. no es necesario conocer con exactitud la 10 .1 Cuando el termómetro que se está calibrando es del mismo tipo que el de referencia. relativamente pequeña. si las diferencias de fem varían con relativa lentitud con el cambio en la temperatura. Montaje esquemático que presenta un circuito potencial de aislamiento básico Figura 4. como por ejemplo una termocupla Tipo S que se calibra contra una termocupla de referencia Tipo S. Con esta técnica. Este montaje se muestra esquemáticamente en la Figura 4. que tenga la suficiente longitud para permitir una inmersión suficiente y extenderse fuera del baño u horno 50 mm ó 75 mm (2 pulgadas ó 3 pulgadas). el aislamiento eléctrico se puede lograr en el extremo de referencia mediante el uso de un circuito comparador con potencial aislador. como se ilustra en la Figura 3. un poco más largo que el tubo de protección.. Para cada termocupla se debe seleccionar un tubo aislante de cerámica de dos agujeros. de manera que el potenciómetro de diferencia indique la diferencia en la fem entre los dos. Se deslizan los tubos aisladores por los alambres de las termocuplas.6 % rodio (Tipo B). 10. Excepto cuando se usa el procedimiento C (numeral 9.30 % rodio / platino. a una diferencia de fase de 180°. El dispositivo potencial aislante es un pulsador bipolar bidireccional (interruptor de vibración) y un capacitor que se carga primero al potencial de la termocupla de referencia y luego se mueve en oposición en serie con la fem de la termocupla de ensayo. rodio/platino) Este procedimiento para recocido se adapta a la calibración de las termocuplas de alambre desnudo de platino-rodio 10 % (tipo S) o de platino . Para obtener una mayor sensibilidad. Debido a estas dos circunstancias. En los hornos de tubo puede ser difícil mantener las diferentes uniones a la misma temperatura sin contacto eléctrico. PREPARACIÓN DE LAS TERMOCUPLAS PARA EL ENSAYO 10. los resultados se pueden presentar en una carta de registro u otro sistema automático de datos. Se inserta el haz de termocuplas en la base del tubo de protección y luego se coloca el tubo a la profundidad apropiada. La fem total de la termocupla de referencia es controlada continuamente por el otro potenciómetro. En este proceso se tiene cuidado de no hacer esfuerzos o trabajo en frío sobre los alambres. para evitar la contaminación de estos. se usan dos pulsadores y unidades condensadores. en el horno o baño. 10. Se recoge eléctricamente la termocupla en el aire durante un período de 45 min a 1 450 °C (2 650 °F) aproximadamente. Los potenciómetros pueden ser del tipo equilibrado manualmente.4). los alambres se deben pasar por los agujeros en su respectivo tubo. Se suspende la termocupla libremente en el aire de dos bornes que deben estar cerca. Se debe proteger la termocupla de las corrientes. el método se automatiza fácilmente. la unión de cada termocupla se debe soldar separadamente y las uniones se deben poner en buen contacto envolviéndolas con alambre o lámina de platino.2 PROCEDIMIENTOS PARA TERMOCUPLAS TIPO B. o si se usan potenciómetros de autobalanceo. y el grupo de termocuplas se debe amarrar holgadamente.2 Cuando se hacen mediciones de comparación por sustracción directa de esta manera. en el intervalo de 0 °C a 1 700 °C (32 °F a 3 100 °F). siempre y cuando las termocuplas no se toquen entre sí. 9. El circuito básico se muestra en la Figura 3. Luego se deja enfriar lentamente (durante 1 min aproximadamente) a 750 °C (1 380 °C) y se mantiene a esta temperatura aproximadamente durante 30 min. En esta situación. el número de termocuplas que se pueden calibrar conjuntamente depende del tamaño del horno usado. Si no es conveniente soldar las uniones juntas.4. no puede haber un circuito eléctrico entre las diversas termocuplas. de operación automática o manual. de manera que la tensión en los alambres y el estiramiento mientras están calientes se mantenga en el mínimo. lo más cerca posible a las uniones de medición. R Y S (platino.1 En la preparación del ensayo se debe escoger un tubo de protección adecuado para la termocupla. Después de este recocido. se 11 . Las uniones de medición de todas las terrmocuplas se pueden soldar en un cordón común para brindar un buen contacto térmico entre las uniones de las diferentes termocuplas. Con la conmutación adecuada. Se debe tener cuidado especial durante el manejo de los alambres de la termocupla. sin ejercer esfuerzo sobre los alambres. En los baños líquidos y de polvo fluidizado con medios comunes este requisito no presenta problema.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 temperatura real en el momento de la medición y se puede usar una tasa de cambio en la temperatura del horno más alta que la tolerada cuando se usa el procedimiento A. excepto en el punto en donde se mide la diferencia de tensión.13 % rodio/platino (Tipo R) en el intervalo de temperatura de 0 °C a 1 480 °C (32 °F a 2 700 °F) y a la calibración de termocuplas de platino . una o más de las termocuplas con base metálica se pueden soldar juntas y se hacen orificios en la unión común para aceptar la unión de medición de la termocupla de referencia. en un tubo de protección como el descrito en el numeral 10. Las termocuplas de base metálica sufren cambios con el uso a alta temperatura. 10.3 Cuando los alambres.2 y 9. y se sella este extremo del tubo cerámico a la termocupla. con excepción de una longitud de 2 mm a 3 mm. La termocupla de referencia debe ser tipo B. S o R. probablemente resulte una mejor práctica soldar la unión de medición de la termocupla de referencia. no se puede usar el procedimiento C (numeral 9. Las termocuplas de metal de base se deben calibrar en su condición “como se recibieron”.1 Se pasa la termocupla a través de su tubo aislador y se monta con una termocupla de referencia.3.51 mm).3) se protege la termocupla de referencia mediante un tubo aislador de cerámica con dos orificios. Si con el uso el alambre se vuelve quebradizo en la unión. de alambre desnudo en el intervalo de temperatura de 0 °C a 1 260 °C (32 °F a 2 300 °F). Una lectura de pirómetro de 1 300 °C (2 380 °F) corresponderá a una temperatura de 1 450 °C del alambre. Por lo tanto. sin recocido adicional. 10. Se examina el sello después de cada uso y se forma nuevamente si parece que no está bien hecho. para evitar la contaminación o los esfuerzos sobre ellos. Se debe tener cuidado especial durante la manipulación de los alambres de termocupla recocidos. en un tubo de protección como el descrito en el numeral 9. Este método está previsto para uso con alambre nuevo. S o R. Con esta medida de protección se reduce al mínimo la contaminación de la termocupla de referencia.3. mediante una pequeña cantidad de caolín y cemento de silicato de sodio.2 Si los alambres son de un tamaño considerable. 10. hasta algunos milímetros de la unión de medición.3. que haya sido calibrada en puntos fijos o por comparación con otra termocupla así calibrada.1. Cuando se calibran termocuplas de base metálica contra termocuplas tipo B. La termocupla de referencia debe ser una termocupla tipo B. Si el horno se calienta uniformemente en esta región. a la unión común. La temperatura se determina fácilmente observando el brazo de platino de la termocupla. La corriente alterna de un transformador variable es una fuente conveniente de potencia controlada para calentar los alambres de las termocuplas. se requieren aproximadamente 12 A para un alambre calibre 24 (0. la contaminación de los alambres expuestos no causará error. 12 .1 Después del recocido. Sin embargo. 10. los aisladores y los tubos de la protección de las termocuplas de base metálica son grandes es de particular importancia efectuar el ensayo. junto con la termocupla de referencia. 10.4). Para los procedimientos A y B (numeral 9.2.3 PROCEDIMIENTO PARA TERMOCUPLAS CON BASE DE METAL EN HORNOS DE LABORATORIO Este procedimiento se aplica a la calibración de termocuplas con base metálica. Esta corrección es necesaria para tener en cuenta la emisividad del alambre. como se ilustra en la Figura 4.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 deja enfriar la termocupla a temperatura ambiente durante algunos minutos. se corta suficiente alambre a través del sello para formar una nueva unión.1. estas termocuplas no se deben recalibrar. se pasa la termocupla a través del tubo aislante y se monta. que necesariamente está en contacto con la termocupla de base metálica. Nota 2. lo que con frecuencia los hace no aptos para recalibración. con un pirómetro óptico. R o S que haya sido calibrada en puntos fijos o por comparación con otra termocupla calibrada así. 1 Procedimiento A. Se desliza una camisa aislante holgada sobre uno o ambos brazos de la termocupla. Se considera conveniente para este propósito un tubo de borosilicato para uso hasta a 540 °C (1 000 °F). Se sumergen las termocuplas revestidas directamente en el baño líquido. La selección del termómetro de referencia estará determinada básicamente por la exactitud requerida (numeral 7). de la que se requeriría en un tubo con un ajuste fuerte. y en este momento se reduce la potencia para detener la elevación de temperatura en un punto apenas por encima del punto requerido. 10.1 Los siguientes métodos de toma de datos de calibración se aplican a termocuplas de platino y a las de base metálica. 11. El calentamiento puede ser rápido. Los baños de sal para uso a altas temperaturas deben tener termopozos de acero en las cuales se insertan tubos de protección de termocuplas y los termómetros estándar. De 540 °C a 620 °C (1 150 °F) se usa un tubo de sílice vítreo o tubo cerámico.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Para asegurar que la profundidad de inmersión es suficiente en el horno o los hornos que están siendo usados Las termocuplas enfundadas pueden calibrarse en un horno de tubo sin protección adicional. o apagada.4 PROCEDIMIENTO PARA TERMOCUPLAS DE BASE METÁLICA EN BAÑOS LÍQUIDOS DE AGITACIÓN Este procedimiento es aplicable a la calibración de termocuplas de base metálica. Se usa cualquier material comercialmente adecuado. hasta una temperatura de 980 °C (1 800 °F) aproximadamente. PROCEDIMIENTOS DE CALIBRACIÓN 11. a la profundidad apropiada en un horno de tubo calentado eléctricamente (numeral 6.4 debe tomarse si las técnicas diferenciales de comparación se usan. pero debe resistir la mayor temperatura a la cual se expondrá. Normalmente no se requiere una preparación especial de la termocupla diferente de insertarla en la base de un tubo de protección para inmersión en el baño líquido. se baja la temperatura del horno a través del punto de calibración a una tasa que no exceda de 0. ya sea de alambre desnudo o aislado.1 Termocuplas en hornos de laboratorio. Se ajusta el potenciómetro conectado a la termocupla de referencia a la fem correspondiente a la temperatura deseada y se comienza el calentamiento del horno. Éste debe estar cerrado en el extremo que se sumerge y debe ser lo suficientemente grande para permitir la inserción fácil de la(s) termocupla(s) que se van a calibrar.5 °C (1 °F/min). se requerirá una mayor profundidad de inmersión en el baño. pero no más grande de lo necesario. cualquiera que se vaya a usar. o puede ser un termómetro de vidrio-líquido o uno de resistencia sumergido en un baño líquido cerca del tubo de protección de la termocupla. la precaución se discutió en el numeral 9. para protegerlas de la sal derretida.3. B ó C descritos en el numeral 9. para mantener en todo 13 . Se sumerge el tubo de protección que contiene las termocuplas. hasta casi alcanzar el punto de calibración.1. Serán necesarios los ajustes ocasionales de los puntos desde los dos galvanómetros. en casos en que el material de la camisa no vaya a ser atacado por el líquido. 11. 11.2) y se ensamblan la unión de referencia.1. Con la potencia del horno reducida.1. El termómetro de referencia puede ser una termocupla insertada en el tubo de protección con la termocupla que se está calibrando. Si se está calibrando una termocupla de alambre desnudo. Si hay condiciones desfavorables de transmisión de calor en un tubo con un diámetro innecesariamente grande. los alambres se deben equipar con un aislamiento eléctrico en su longitud dentro del tubo de protección. con tal que la atmósfera del horno sea compatible con las de la funda. Las mediciones en los puntos de calibración deben comenzar con la menor temperatura y se deben continuar posteriormente a temperaturas más altas. los alambres de conexión y la conmutación apropiada para los procedimientos A. 2. Una vez alcanzada esta posición.4. Las dos mediciones de fem no se deben diferenciar en más de 5 µV.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 momento coincidentes sus posiciones cero en la escala común. Se repite el procedimiento en los puntos de ensayo siguientes y en los sucesivos. aquí no se pueden establecer procedimientos específicos. Se repiten las mediciones en cada punto de calibración sucesivo. 11.2 Procedimiento B.3 Procedimiento C.1. La tasa de cambio de la temperatura del horno puede ser significativamente mayor que la permisible en el Procedimiento A. Se toma una segunda serie de lecturas que dan como resultado un segundo valor de fem para la termocupla de ensayo.1. es improbable que dos grupos de lectura de fem hayan sido tomadas a la misma temperatura exactamente. excepto que el termómetro de referencia puede ser uno líquido o de resistencia en lugar de una termocupla.1 °C (0. Se corrige la segunda medición de la fem de la termocupla de ensayo multiplicando por el cociente (tabla fem primera medición / tabla fem segunda medición). excepto que se deben observar muchas de las precauciones y prácticas que representan las técnicas adecuadas descritas anteriormente. Usando las tablas de referencia estándar presentadas en la norma ASTM E 230. Bajo condiciones estables.1. se deben usar potenciómetros con un límite de error no superior al presentado en el numeral 6. A medida que el horno se enfría. El procedimiento de toma de datos en la calibración de termocuplas en baños líquidos con agitación es idéntico al procedimiento B para uso con hornos de laboratorios descritos en el numeral 11. Se repite la medición con potencia al horno y la elevación de temperatura a prácticamente la misma tasa de cambio a la que ocurrió en la primera medición con la temperatura en descenso. Entonces los dos valores de fem para la termocupla de ensayo se promedian y se asignan a la temperatura de la primera medición. su promedio se toma como la fem de la termocupla de ensayo en el punto de calibración.2 °C).1. 11. se pueden aplicar correcciones para diferencias de temperatura hasta de 10 °C (18 °F) sin introducir error superior mayor al equivalente a 0.1. 14 . El procedimiento exacto que se debe adoptar depende del aparato particular que se use cuando se está usando alguna versión del circuito comparador de potencia. Se calienta el horno a la temperatura del punto de calibración menor y se estabiliza a esta temperatura durante 10 min aproximadamente.1.1. en donde la Tabla fem es la enumerada para la termocupla de ensayo a la temperatura indicada por el termómetro de referencia. a la misma temperatura aproximadamente. Cuando las mediciones se aproximan a una exactitud de 0. Debido a las pequeñas variaciones en la temperatura del horno. se ajusta continuamente la posición del potenciómetro conectado a la termocupla de ensayo.2 Termocuplas en baño líquido con agitación. pero probablemente no debe exceder los 10 °C (18 °F) / min para el trabajo más exacto. la fem de la termocupla de ensayo corresponde a la temperatura indicada por la termocupla de referencia. Una comparación de las dos lecturas de la termocupla de referencia indicará si el horno se ha estabilizado adecuadamente.1. Por lo tanto. usando las indicaciones de la termocupla de referencia para la medición de temperatura. 11. hasta que su punto en el galvanómetro asociado cruce su posición cero al mismo tiempo que el punto del galvanómetro para la termocupla estándar cruza su posición cero. la de la termocupla de ensayo y de nuevo la de referencia.1 °C. Se leen alternadamente las fem de la referencia. la lectura de fem de la termocupla de ensayo corresponderá a una temperatura representada por la media de las dos lecturas de fem de la termocupla de referencia. Cuando se usan potenciómetros autoequilibradores. Nota 3. Los valores de estas tablas se basan en la temperatura de unión de referencia de 0 °C ó 32 °F. los datos se pueden usar para producir una curva de diferencia de una tabla estándar como ya se describió.0. se trazan los valores de ∆E para cada punto de calibración y se traza una curva suave entre los puntos. En la Figura 5 se ilustra una curva de diferencia típica de platino-10 % rodio/platino. 12.002 = 6 998 mV para obtener la temperatura correspondiente. los valores de las tablas de referencia se deben ajustar restando de cada tabla el valor de emf correspondiente a la temperatura de la unión de referencia usada. los datos se pueden registrar de varias formas. Para usar este método. Se pueden usar diferentes métodos para dar cuenta de circunstancias especiales. Curva de diferencia para una termocupla tipo S usando una tabla de referencia ASTM 12. 12. Se traza la línea recta. CÁLCULOS 12. que representa la curva de diferencia para los valores de fem de la tabla A cualquier valor observado de E se agrega el valor correspondiente de ∆E de la curva y se consulta la tabla a este valor corregido de fem para obtener la temperatura real. en donde Er es el valor de la Tabla de fem y E es la fem de la termocupla de ensayo a la temperatura del punto de calibración. la calibración se completa interpolando entre los puntos de calibración.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Figura 5. usando métodos numéricos estándar para ajuste de curvas. El valor de ∆E = 0 a la temperatura de la unión de referencia se agrega como un punto adicional en la curva. ∆E = 0. se escoge la tabla de referencia apropiada de la norma ASTM E 230 para establecer una curva de diferencia.2 Se calcula la diferencia de fem ∆E = Er . Cuando se usan potenciómetros equilibrados manualmente. en la Figura 5 a 7 mV la corrección es -2 µV. Con los valores de ∆E como ordenadas y los valores de E como abscisas. o se pueden usar para calcular una tabla completa mediante computador. Si se ha usado otra temperatura para la unión de referencia.1 Habiendo determinado la fem de la termocupla en varios puntos de calibración. Por lo tanto.E para cada punto de calibración. con una emf observada de 7 mV se busca en la Tabla a 7 000 . pero el método que usa una curva diferente a partir de una tabla de referencia arbitraria con frecuencia es el más fácil de usar. Obsérvese que los valores de ∆E toman el signo de una corrección que se va a agregar a la fem observada para dar una fem corregida con la cual se pueda buscar en la tabla estándar para obtener la temperatura real. Por ejemplo.3 Cuando se va a utilizar el procedimiento C. los datos 15 . 2. Una vez que la termocupla. Éste puede ser una tabla de los valores de E en un número de temperaturas o puede ser una tabla de valores de ∆E a los valores de E seleccionados.2 La exactitud obtenida en las calibraciones por comparación depende de dos factores principales.1 Exactitud de los puntos de calibración La exactitud obtenida en cada punto de calibración depende del grado en el cual el termómetro de referencia y el termómetro de ensayo se mantengan a la misma temperatura cuando se hacen las mediciones. y las habilidades de los operadores en técnicas no especificadas. En general. INFORME 13.1 La repetibilidad con un solo operador y la reproducibilidad multilaboratorio de la calibración realizada en este método de ensayo dependerán de las técnicas opcionales y del equipo seleccionado. es posible mayor automatización si se usan sistemas computarizados. en donde la diferencia de fem se traza en función de la fem total de la termocupla de referencia. 14. PRECISIÓN Y DESVIACIÓN 14. menor el número de puntos de calibración requeridos para obtener una exactitud dada. 14. las calibraciones por los métodos descritos aquí se aplican solamente a condiciones de uso similar a aquellas en las cuales se llevaron a cabo las calibraciones. particularmente la de base de metal.2.3 Exactitud de las termocuplas calibradas en uso En un sentido estricto. Estos valores suponen las incertidumbres enumeradas en los puntos de calibración. lo que causará que la producción de fem de la termocupla dependa del gradiente de temperatura particular existente entre las uniones de medición y de referencia. Estas incertidumbres pueden resultar cuando se usan termocuplas homogéneas y cuando se tiene un cuidado razonable en el trabajo. incluso en elementos relativamente homogéneos. 13. Cuanto más exactamente cumplan los valores con la relación de fem -temperatura de la termocupla real en la tabla de referencia.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 se pueden imprimir en el cuadro de un registrador X-Y. Las incertidumbres presentadas en las Tablas 1 y 2 son opiniones de los miembros del comité y no están sustentadas en ensayos de laboratorio. los puntos de calibración deben cubrir el intervalo de temperatura en el cual se va a usar la termocupla.1 Se reportan los resultados de la calibración en cualquier formato conveniente. pueden ocurrir cambios. Las incertidumbres que ocurren en los puntos de calibración para los tipos comunes de termocuplas se dan en las Tablas 1 y 2. 14. se ha calentado a alta temperatura. la desviación entre las referencias usadas. Esto es cierto particularmente para termocuplas de base metálica que han sido calibradas a una profundidad 16 . y no se debe intentar extrapolación. 14.2. la exactitud observada en los puntos de calibración y la exactitud con la cual se hace la interpolación. 14. la variabilidad de los alambres entre muestras. Las incertidumbres de los valores interpolados que usan el método de curvas de diferencia de los valores de las tablas se dan en las Tablas 1 y 2. Sin embargo. de la exactitud del termómetro de referencia y los instrumentos relacionados y de la exactitud de las mediciones de fem.2 Exactitud de los valores interpolados La exactitud de los valores interpolados dependerá del número de puntos de calibración y cercanía con la cual la tabla de referencia usada representa el comportamiento de la termocupla particular que se calibra. 5 0. y 1600 Siempre 200 Siempre 100 300.2. Puntos de calibración aproximados.4 F j K RyS B T A Esta tabla se basa en los valores de la Tabla 1. 15. Tabla 2.2 1 1 0.4 0. por comparación con un termómetro estándar de resistencia de platino. Con termocuplas homogéneas y cuidado razonable en el experimento. Véase el numeral 5.1800 y 2300 Siempre 200 Siempre 100 Siempre 200 1100 y 2200 Siempre 200 1100 y 2200 Siempre 200 110 y 200 Siempre 100 Incertidumbre Puntos Valores G Observados Interpolados 1 1 0. En baños líquidos con agitación.2 1 0. calibración por comparación.5 0.temperaturas en grados Fahrenheit Termocupla B Tipo E Rango de Temperatura 32 a 1600 C 32 a 1600 D 32 a 650 D -256 a 32 C 32 a 1400 D 32 a 650 C 32 a 2300 C 32 a 2300 D 32 a 650 D -256 a 32 C 32 a 2700 C 32 a 2700 C 0 a 3100 32 a 700 D 32 a 200 -256 a 32 D C Puntos de calibración Siempre 200 600. Usando una curva de diferencia de la Tabla de referencia. termocupla.2 0.1100.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 de inmersión y se usan a una profundidad de inmersión pequeña. En hornos de tubo. Incertidumbres de calibración al calibrar termocuplas por el método A de comparación .5 0.2 0. por comparación con una termocupla tipo S calibrada.2 2 4 1 1 2 1 2 4 1 1 1 a 2000 y 4 a 2700 2 a 2000 y 5 a 2700 1 a 2000 y 5 a 3100 2 a 2000 y 9 a 3100 0. No es viable una evaluación cuantitativa general de los errores que pueden surgir de esta fuente. y 1400 Siempre 200 Siempre 200 600.5 0. B C D E F G 17 .1000.1200.1 PALABRAS CLAVE Baños comparadores.2 0. pero las posibilidades de estos tipos de errores se deben reconocer al asignar exactitudes para las mediciones de temperatura hechas con termocuplas de base metálica calibradas.1 0. 15. pero las temperaturas en grados Fahrenheit se dan en números redondos antes que en equivalentes exactos de la temperatura en Celsius.600.2 0.2 0. cromo (20) sujeto entre dos terminales enfriados con agua. se ha encontrado adecuada la inmersión hasta el centro del tubo del horno a 300 mm (12 pulgadas). Sin embargo. El tubo.1 Hornos de tubos eléctricos bobinados X. Con este horno.1 Hornos de tubos eléctricos bobinados.26 pulgadas) y una termocupla de referencia tipo S calibre 24 (0. 18 . al igual que las características de éste. se ha encontrado que los 150 mm (6 pulgadas) centrales del tubo de 600 mm (24 pulgadas) están prácticamente a temperatura uniforme.1. Si máximo dos termocuplas con alambre calibre 8 (3. la pantalla contra radiación y la chaqueta del horno. cuando se va a usar el procedimiento A (numeral 9. Alrededor del tubo calefactor se montan una pantalla contra radiación y una chaqueta para el horno. El elemento calefactor consiste en un tubo de níquel (80) .NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Apéndices (Información no obligatoria) X. Para reducir al mínimo el tiempo requerido para calentamiento y enfriamiento del horno. la conveniencia del montaje. En la Figura X. X. se debe conectar en su extremo inferior para reducir al mínimo las corrientes de convección a través del tubo.1. se tiene información específica para el horno descrito en el literal X. para reducir al mínimo los gradientes de temperatura a lo largo del tubo y reducir las pérdidas por radiación. como sucede cuando la termocupla de referencia y la que se averigua se deben leer alternadamente con un solo potenciómetro. El tubo de calefacción se puede montar horizontal o verticalmente. La corriente considerable necesaria para calentar el tubo se obtiene de un transformador. Los hornos con elementos de calefacción de platino o platino-rodio se consiguen para temperaturas más altas. no se usa aislamiento térmico entre el tubo calefactor. La selección de las dimensiones y orientación del tubo puede estar influenciada por factores tales como el calibre y tipo de los alambres en las termocuplas que se van a calibrar.1.1.51 mm) se montan en dos aisladores de porcelana con 2 orificios separados. Sin embargo.1 Puede ser conveniente un horno con un elemento calefactor de tipo tubo. basta un horno con un elemento de calentamiento de níquel (80)-cromo (20). agrupados dentro de un tubo de protección de cerámica. antes de escoger un horno se debe llevar a cabo un ensayo para determinar que la profundidad de la inmersión es suficiente para eliminar el enfriamiento o calentamiento de las uniones mediante flujo térmico a lo largo de la termocupla y los tubos aislantes y de protección.1 EQUIPO X. o la preferencia personal para un uso particular.1. Para temperaturas de 1 150 °C (2 100 °F) aproximadamente.1.1. Es difícil generalizar acerca de cuál puede ser una profundidad de inmersión suficiente.2 Horno con elemento calefactor tipo tubo X. Esto se puede determinar observando el cambio en la fem de la termocupla a medida que la profundidad de la inmersión cambia ligeramente. se calienta eléctricamente y el propio tubo sirve como elemento calefactor o resistencia. Un tamaño conveniente para tubos de calefacción es 25 mm (1 pulgada) de diámetro y 600 mm (24 pulgadas) de longitud. como se describe en el numeral 10. ya que en un caso particular dependerá del número y calibre de los alambres que entran al horno. diseñados para operar a 110 V o a 220 V y equipados con un reóstato ajustable u otro medio para regular la corriente.1. tales como el diámetro del tubo y el perfil de gradientes térmicos a lo largo del tubo. de 22 mm (7/8 pulgada) de diámetro interno y 600 mm (24 pulgadas) de longitud.2.1. Los hornos de tubos eléctricos bobinados adecuados para la calibración de termocuplas se pueden obtener comercialmente.2).2. Sin embargo. como se ilustra en la Figura X. si es vertical. pero no se recomienda para procedimientos que requieren estabilización del horno a una temperatura particular durante un período de tiempo.1 se presenta un diseño esquemático del horno. Este horno responde rápidamente en cuanto a calentamiento y enfriamiento. 1.1 El termómetro de resistencia estándar es el instrumento especificado para interpolación entre puntos fijos a la Escala de Temperatura Práctica Internacional.1 Los termómetros líquidos se pueden usar como una referencia de temperatura relativamente sencilla y exacta en una escala amplia de temperaturas moderadas cuando se aplican técnicas de uso adecuadas.2. Horno con elemento calefactor tipo tubo X.2 TERMÓMETROS DE REFERENCIA X.2 Termómetros de resistencia de lectura directa X.3 se aplican a termómetros bien diseñados y cuidadosamente fabricados que han sido calibrados y se han aplicado todas las correcciones. en el intervalo de -260 °C a + 630 °C.2.1.2.2. Las temperaturas no se miden directamente con este instrumento.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Figura X1.2. Monograph 126.1 Termómetro de resistencia estándar X.2 y X. Esta escala se extiende a 630 °C (1 160 °F) con el uso de tubos de protección de vidrio de borosilicato. Además. un puente doble tipo Kelvin o un puente Wheatstone.1. X.2. Su resistencia eléctrica se determina por comparación con una resistencia estándar usando un potenciómetro. el National Institute of Standards and Technology Monograph 150 se presentan discusiones sobre la calibración y uso de los termómetros líquidos. X. Estos termómetros de resistencia deben estar diseñados y construidos de manera que el alambre de la resistencia de platino esté tan libre de manchas como sea posible y permanezca así durante su uso.2. 19 .2. X.3.3 Termómetros líquidos X. de 1968. En la norma ASTM E 77. preferiblemente del tipo Mueller. Se pueden obtener más detalles en la National Bureau of Standards. se imponen algunas restricciones sobre las propiedades físicas y eléctricas del alambre del que está formada la resistencia.2. Para uso a temperaturas hasta de 500 °C (930 °F) estos instrumentos normalmente se fabrican con un tubo de protección de vidrio de borosilicato. Las incertidumbres presentadas en las Tablas X. Entonces se calculan las temperaturas usando las fórmulas de temperatura de resistencia establecidas.1 Los termómetros de resistencia de lectura directa se consiguen comercialmente y se pueden usar cuando no se requiere la máxima exactitud.2. 1 Termómetros no graduados por encima de 600 °F 32 hasta 212 entre 2 y 1 sobre 212 hasta 600 Termómetros graduados por encima de 600 °F 32 hasta 600 5 sobre 600 hasta 950 32 hasta 600 entre 2 y 1 sobre 600 hasta 950 Incertidumbre °F 0. °F Intervalo de graduación °F 32 hasta 300 2.03 0.3 a 0.2 °F Mercurio.5 Los valores presentados en esta tabla son tomados de la Monograph 150.5 °F Mercurio.5 0 hasta 150 0.05 °F 0.02 a 0.2 °C Liquido orgánico 1.0 y 0.5 °F 0.1 Termómetros no graduados por encima de 300 °C 0 hasta 100 entre 1.0 0.5 0. °C Intervalo de graduación °C 0 hasta 150 entre 1.5 a 1.3 0.0 °F Termómetros Celsius Mercurio entre 1 y 0.5 a 1.Thallium 0.0 0. en Celsius Escala de temperatura.0 °C Incertidumbre 0.0 0.5 0.2.1.2°C 0.5 0. Incertidumbres de calibración para termómetros de mercurio A de inmersión total.1 a 0.1 a 0.2 y 0.5 sobre 300 hasta 500 A Incertidumbre °C 0.0 y 0. en Fahrenheit Escala de temperatura. del National Institute of Standards and Technology.2 0 hasta 150 0.1 0.05°C 0.01 a 0.05 0.05 °F 0.0 32 hasta 300 entre 1.2 sobre 100 hasta 200 Termómetros graduados por encima de 300 °C 0 hasta 300 2.0 sobre 300 hasta 500 0 hasta 300 1.02 a 0.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4494 Tabla X.1 a 0.Thallium entre 1 y 0.2 a 0.05 0.5 °C Mercurio.1 a 0.02 a 0.2 °C Mercurio.2 a 0.5 32 hasta 212 entre 0.05°C 0.0 a 0.02 a 0.Thallium 0.2 °C 0.Thallium 0.2 °F 0.02 a 0.2 a 0.3.2 a 1. Incertidumbres de calibración para termómetros de inmersión total a baja temperatura Escala de temperatura -35 a 32 °F -35 a 32 °F -69 a 32 °F -69 a 32 °F -328 a 32 °F -35 a 0 °C -35 a 0 °C -56 a 0 °C -56 a 0 °C -200 a 0 °C Tipo de termómetro Intervalo de graduación Termómetros Fahrenheit Mercurio entre 1 y 0. Tabla X.2. Tabla X. del National Institute of Standards and Technology.05 a 0. del National Institute of Standards and Technology.2 0.0 A Los valores presentados en esta tabla son tomados de la Monograph 150.2.2 a 0.0 a 2.2 °F 0.5 °F Mercurio 0.5 a 1.5 0.1 a 0.2 a 0.2 a 0.2 F liquido orgánico entre 2 y 1.1 a 0.1 a 0.2.1 a 0.2 0. 20 .05 0.2 0.0 y 0.0 1.5 °C A Los valores presentados en esta tabla se han tomado de la Monograph 150.5 °C Mercurio 0.5 sobre 100 hasta 300 0 hasta 100 0.5 0. Incertidumbres de calibración para termómetros de mercurio A de inmersión total. los bornes. de su tubo de vidrio. se debe llevar a cabo de la siguiente forma: con el ensamble de la termocupla como se ilustra en la Figura 1 ó 2. conmutación.1 Un ensayo para corrientes térmicas parásitas en los alambres de conexión de cobre. Los gradientes de temperatura en el enlace de cobre no introducirán una fem si se usa alambre de cobre homogéneo de un buen grado. DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR STANDARDS AND MATERIALS. e insertarlo en otro tubo con el segundo alambre de conexión de cobre. Philadelphia: ASTM.3. (ASTM E 220).NORMA TÉCNICA COLOMBIANA X. 1986 12 p. que ahora indicará cualquier fem que se origine en el selector. etc. entre las uniones de referencia y el potenciómetro. 21 . Este enlace de cobre completará el circuito a través de los alambres de conexión al potenciómetro. Esto se puede hacer sin retirar tampoco el alambre de termocupla de su tubo.. Una alternativa más simple es retirar uno de los alambres de conexión de cobre.. etc. al igual que un accionamiento parásito de otras fuentes eléctricas. Standard Test Method for Calibration of Thermocouples by Comparison Techniques. se saca uno de los extremos de la termocupla del baño de la unión de referencia y se conecta un trozo de cobre corto entre los depósitos de mercurio en los dos tubos de vidrio.3 NTC 4494 ENSAYO PARA CORRIENTES TÉRMICAS PARÁSITAS EN ALAMBRES DE COBRE DE CONEXIÓN X.
Report "Metodo de Ensayo Para Calibracion de Termocuplas"