Laboratorio de Técnicas de Medición de Presión y Vacío

Unidad y realización

La unidad de medida de la magnitud de presión, adoptada por los países firmantes de la Convención del Metro y de uso legal en España, es el “pascal” (N/m²), unidad derivada del S.I.

Esta unidad se encuentra materializada en el CEM de la siguiente forma, según el intervalo de medida:

• En el campo de 10^-6 Pa hasta 10^-2 Pa se realiza con un sistema de expansión dinámico.

• En el campo de 10^-2 Pa hasta 10² Pa se realiza con un sistema de expansión estático.

• En el campo de 10² Pa hasta 500 MPa se realiza con una serie de conjuntos pistón–cilindro montados en sus correspondientes balanzas de presión.

• Para muy altas presiones, en modo relativo, desde 500 MPa a 1 GPa, se realiza a través de un multiplicador de presión.

La trazabilidad primaria de la unidad se consigue mediante una columna de mercurio con medida interferométrica de altura con trazabilidad a las unidades de masa y longitud y a la aceleración de la gravedad.

Diseminación

Evidentemente para el aseguramiento de la calidad de las medidas el rango de medida del sistema de expansión dinámico se solapa con el del sistema de expansión estático, el rango de éste con el del los conjunto pistón- cilindro y el rango de éstos con el del multiplicador. Los rangos anteriores están definidos deforma que el patrón elegido es el que proporciona las mejores capacidades de medida.

El esquema de diseminación es el siguiente:

Los conjuntos pistón-cilindro de mayor área efectiva (980 mm²) son calibrados utilizando como patrón una columna de mercurio. La diseminación de la unidad se realiza a partir de éstos mediante sucesivos bucles de calibración.

Los conjuntos pistón-cilindro de funcionamiento en medio gas sirven para dar trazabilidad y diseminar la unidad en presiones relativas hidráulicas y, a su vez, éstos dan trazabilidad al multiplicador de presión.

En la región de vacío para valores de presión comprendidos entre 10^-4 Pa y 10³ Pa (rango óptimo de funcionamiento 10^-2 Pa y 10² Pa) la unidad se obtiene a partir de un sistema de expansión estático, que obtiene su trazabilidad a partir de la caracterización de sus volúmenes y generación de presiones de partida con trazabilidad a conjuntos pistón cilindro.

Para valores de presión comprendidos entre 10^-6 Pa y 10^-1 Pa (rango óptimo de funcionamiento 10^-6 Pa y 10^-2 Pa la unidad obtiene la trazabilidad a través de la medida dimensional de la conductancia de una cámara de expansión dinámica junto con su caracterización mediante simulación por el método de Monte Carlo y la calibración volumétrica y en presión del sistema generador de flujo.

Mantenimiento

El mantenimiento del Patrón Nacional de Presión se garantiza a través de los procedimientos de medida y comparaciones establecidos en el Sistema de Gestión de la Calidad del CEM y en la participación en comparaciones internacionales de alto nivel entre Institutos Nacionales de Metrología.

Trazabilidad

Los patrones nacionales de presión son trazables a los patrones primarios de longitud, masa y tiempo del Centro Español de Metrología o de otros Institutos Nacionales de metrología.

El Patrón Nacional tiene como objetivo ofrecer trazabilidad a las mediciones de presión que se realizan en el país.

Alcance

El alcance actual es:

• Presiones absolutas: 10^-6 Pa a 70 MPa.

• Presiones relativas neumáticas: - 1 000 hPa a 70 MPa.

• Presiones relativas hidráulicas: 0,1 MPa a 1 000 MPa.

Principales actividades y objetivos

En el Laboratorio de Presión y Vacío se realizan las tareas que se detallan a continuación:

• Desarrollo, custodia y conservación del Patrón Nacional de Presión.

• Cooperación con organismos metrológicos, tanto a nivel nacional como internacional.

• Ampliación del rango de medida y mejora de la incertidumbre de medida.

Proyectos e investigaciones

En la actualidad el laboratorio está trabajando en la mejora de las capacidades de medida en en rango de 10 kPa a 1 Pa y en presiones relativas negativas.

Servicios:

• Calibraciones de :

  • conjuntos pistón-cilindro,

  • balanzas de presión,

  • balanzas de presión electrónicas (dinamométricas),

  • manómetros,

  • vacuómetros,

  • manovacuómetros,

  • columnas de líquido,

  • medidores de conductividad térmica,

  • medidores capacitivos,

  • medidores de viscosidad molecular (spinnig rotor gauge),

  • medidores de ionización.

Nota: Estas calibraciones, en su caso, se llevan a cabo acorde a las capacidades de medida y calibración publicadas por el BIPM. (http://kcdb.bipm.org).

• Asesoramiento en:

  • procedimientos de calibración de presión,

  • evaluación de incertidumbres de medida en la magnitud presión,

  • implantación de sistemas de gestión de la calidad en la magnitud presión.

• Formación de expertos y cursos específicos hechos a medida.

Además de los servicios de calibración, dentro del campo de la presión existen dos tipos de instrumentos sometidos a control metrológico. Este laboratorio realiza estos servicios de acuerdo a la normativa aplicable en su caso.

Manómetros para vehículos automóviles

Dentro de este grupo de manómetros se diferencian en dos tipos:

• Mecánicos: Instrumentos no provistos de dispositivos de predeterminación, que equipan las instalaciones fijas o móviles utilizadas para el inflado de los neumáticos de los vehículos automóviles y en los que una cadena de medida mecánica transmite la deformación clásica de un elemento receptor a un dispositivo indicador.
• Electrónicos: Manómetros dotados total o parcialmente de componentes electrónicos y provistos o no de dispositivos de predeterminación, destinados a medir la presión en los neumáticos de los vehículos a motor.

Manómetros, manovacuómetros y vacuómetros con elementos receptores elásticos e indicaciones directas.

Manómetros, vacuómetros y manovacuómetros con elementos receptores elásticos e indicación directa, destinados a la medida de presiones (sobrepresiones, presiones vacuométricas, presiones comprendidas entre una presión vacuométrica y una sobrepresión) de líquidos, vapores y gases. Se aplica a los instrumentos en que el dispositivo mecánico transmite directamente la deformación elástica del elemento receptor al dispositivo indicador constituido por una aguja y una escala graduadad en unidades de presión con un rango de medida comprendido entre -0,1 MPa y 160 MPa. Normalmente conocidos como manómetros analógicos.