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CALIBRACION DE
ANENOMETRO Instrumentación industrial
Carlos Muñoz Castro, Andrés Martínez de los Santos,
Jorge Dejante López, Ricardo Hernández Hernández
MECATRONICA ÁREA DE AUTOMATIZACIÓN 4TO A TURNO VESPERTINO
Descripción breve
Normalizar y sintetizar las operaciones de calibración de instrumentos de anemómetro con la intención de que el personal involucrado realice estas actividades siguiendo los
mismos pasos y respetando los mismos pasos y respetando los mismos procedimientos, con esto obtendremos una mayor confiabilidad de los instrumentos para la medición de
velocidad.
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Contenido
1.- Propósito/Alcance: ................................................................................................................... 2
2.- Definiciones: ............................................................................................................................. 2
3.- Responsabilidad y autoridad .................................................................................................... 3
4.- Frecuencia de calibración. ....................................................................................................... 4
5.- Seguridad e impacto ambiental. .............................................................................................. 5
6. Método. .................................................................................................................................... 6
7.- PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN. ........................................................................................ 9
Conclusión ................................................................................................................................... 12
ANEXOS DE CALBRACION ........................................................................................................... 13
ANEXO DE MANUALES................................................................................................................ 15
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1.- Propósito/Alcance:
El propósito de este procedimiento es normalizar y sintetizar las operaciones de calibración
de instrumentos de anemómetro con la intención de que el personal involucrado realice estas
actividades siguiendo los mismos pasos y respetando los mismos pasos y respetando los mismos
procedimientos, con esto obtendremos una mayor confiabilidad de los instrumentos para la
medición de velocidad.
2.- Definiciones:
Alcance de medición (span): Es el valor absoluto del rango.
Exactitud: Cualidad de un instrumento de medición para dar respuestas próximas a
un valor convencionalmente verdadero. El concepto de exactitud es cualitativo.
Incertidumbre: Parámetro asociado al resultado de una medición, que
caracteriza la dispersión de los valores que podrían, razonablemente, ser
atribuidos al mensurando (magnitud particular sujeta a medición).
Longitud de inmersión: Es la porción del termopozo que puede estar en
contacto con el fluido de proceso y se le asigna la letra "U".
Rango: Son los límites alto y bajo de una escala.
Termómetros bimetálicos: Instrumentos utilizados para la medición de
temperatura por medio de la contracción y expansión de dos diferentes
aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación que al se repuestos a una
misma temperatura, transmite un movimiento giratorio a la aguja indicadora de la
escala graduada indicada en la carátula.
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3.- Responsabilidad y autoridad
Instrumentista: Es el responsable de ejecutar, revisar y mejorar las actividades de mantenimiento/ calibración y/o verificación de instrumentos de acuerdo al plan Anual de mantenimiento, poniendo en práctica lo que en este procedimiento se especifica.
Proveedor o contratista de servicio: Cumplir con los requerimientos especificados en este procedimiento.
El departamento de Calidad: es el responsable de las siguientes funciones:
-Emisión de los certificados de calibración de los equipos, o vigilar los elaborados por organismos externos.
-Conservación de los equipos en condiciones de protección y almacenamiento correctos.
-Archivo y control de toda la documentación generada como consecuencia de la realización de las calibraciones. Esta documentación está a disposición del cliente que así lo solicite.
-Asegurar que las personas que manejan los equipos disponen de la formación adecuada para utilizarlos y encargarse de suministrar la misma.
-Dar de alta y de baja los equipos en el momento en que se produzcan estas incidencias.
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4.- Frecuencia de calibración.
El Departamento de Calidad es responsable de establecer un programa de calibración para todos
los equipos, atendiendo a lo indicado en las especificaciones respectivas.
Para fijar la periodicidad se deben tener en cuenta una serie de factores, como por ejemplo:
Las instrucciones del fabricante.
La experiencia adquirida.
Grado de precisión.
Frecuencia de utilización del equipo.
Condiciones de uso.
Referencias de otras calibraciones.
Las características propias del equipo, etc.
Esta periodicidad/frecuencia está indicada en la Lista de Equipos. Para efectuar la calibración de
los equipos se cuidará que afecte lo menos posible a los procesos de medida que controla, pero
siempre respetando los plazos fijados. En el caso de existir varios equipos del mismo tipo, se
procurará que no coincidan los momentos de calibración de todos, para tener siempre alguno
en perfectas condiciones disponible.
4.1.- Revisiones de la periodicidad
Cuando un equipo no sufre desviaciones significativas después de tres calibraciones, se procede
a una revisión de la periodicidad que en ningún caso debe sobrepasar los dos años.
Para equipos sometidos a desgaste se deben intercalar inspecciones dentro del tiempo de
validez, a juicio del responsable de calidad.
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4.2 Calibración interna
Como consecuencia de la realización de una calibración interna, se emitirá un
certificado/informe de calibración, pudiendo utilizar el formato que aparecerá al final de cada
procedimiento específico de calibración donde se registrarán los datos y condiciones de la
calibración.
Una vez efectuada la calibración se etiquetará el equipo con una etiqueta, la cual indicará la
conformidad de la misma y en ella constará el certificado/informe de calibración que la validó
así como la fecha en que se realizó la calibración y la fecha de su próxima calibración.
En cada ocasión que un equipo sea calibrado, se adjuntará al mismo, y en lugar visible, una
etiqueta que indicará la conformidad del mismo. Es admisible no adjuntarla si no hay sitio, pero
si existirá la identificación del equipo.
4.3 Calibración externa
En caso que el equipo deba ser calibrado por un organismo externo, se exigirá el
correspondiente certificado, el cual deberá incluir como mínimo los datos reflejados en el
modelo de certificado. También suministrará una etiqueta similar a la indicada en apartado
anterior.
5.- Seguridad e impacto ambiental. Equipos de Protección Personal
- Los EPP comprenden todos aquellos dispositivos, accesorios y vestimentas de diversos diseños
que emplea el trabajador para protegerse contra posibles lesiones.
- Los equipos de protección personal (EPP) constituyen uno de los conceptos más básicos en
cuanto a la seguridad en el lugar de trabajo y son necesarios cuando los peligros no han podido
ser eliminados por completo o controlados por otros medios como por ejemplo:
Controles de Ingeniería.
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- La Ley 16.744 sobre Accidentes del Trabajo y Enfermedades Profesionales, en su Articulo nº 68
establece que: “las empresas deberán proporcionar a sus trabajadores, los equipos e
implementos de protección necesarios, no pudiendo en caso alguno cobrarles su valor”.
Para que los elementos de protección personal resulten eficaces se deberá considerar lo
siguiente:
La responsabilidad de la empresa es proporcionar los EPP adecuados.
La del trabajador es usarlos.
El único EPP que sirve es aquel que ha sido seleccionado técnicamente y que el
trabajador usa durante toda la exposición al riesgo.
Capacitación respecto al riesgo que se está protegiendo.
Responsabilidad de la línea de supervisión en el uso correcto y permanente de los EPP.
Es fundamental la participación de los supervisores en el control del buen uso y
mantenimiento de los EPP. El supervisor debe dar el ejemplo utilizándolos cada vez que
este expuesto al riesgo.
6. Método.
Equipo requerido: El equipo necesario que se ocupó para realizar la calibración es el
siguiente:
Anemómetro extech Modelo 45170 digital (patrón)
Arduino MEGA 2560
Sensor inductivo (MODELO E18-D80NK)
Nivel de burbuja
flexometro de 3 metros
Indicador de velocidad (programa en Arduino) bajo prueba.
Anenometros de copas casero, bajo prueba.
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Anemómetro extech Modelo 45170 digital (patrón)
El anemómetro o anemógrafo es un aparato meteorológico que se usa para la predicción del
clima y, específicamente, para medir la velocidad del viento. Asimismo es uno de los
instrumentos de vuelo básico en el vuelo de aeronaves más pesadas que el aire.
Arduino MEGA 2560
El Arduino Mega 2560 es una placa electronica basada en el Atmega2560. Cuenta con 54 pines
digitales de entrada / salida (de los cuales 15 se pueden utilizar como salidas PWM), 16 entradas
analógicas, (hardware puertos serie), un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión USB, un
conector de alimentación, una cabecera ICSP, y un botón de reinicio. Contiene todo lo necesario
para apoyar el microcontrolador; simplemente conectarlo a un ordenador con un cable USB o el
poder con un adaptador de CA o la batería a CC para empezar. La junta Mega 2560 es compatible
con la mayoría de los escudos diseñados para el Uno y los antiguos tableros Duemilanove o
Diecimila.
Sensor inductivo (MODELO E18-D80NK)
Sensor infrarrojo basado en un emisor y un receptor fotoeléctrico (infrarrojo). La distancia de la
detección se puede ajustar de acuerdo a las necesidades que tenga el usuario y esta puede ser
regulada de 3cm a 80cm, es pequeño, fácil de usar/ajustar gracias a sus roscas de sujeción las
cuales se adaptan fácil y rápido a la mayoría de los entornos.
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Nivel de burbuja
El principio de este instrumento está en un pequeño tubo transparente (cristal o plástico) el cual
está lleno de líquido con una burbuja de aire en su interior. La burbuja es de tamaño inferior a
la distancia entre las dos marcas. Si la burbuja se encuentra simétricamente entre las dos
marcas, el instrumento indica un nivel exacto (para fines prácticos) que puede ser horizontal,
vertical u otro, dependiendo de la posición general del instrumento de medición solo de
referencia.
flexometro
El flexómetro es un instrumento de medición el cual es coincido con el nombre de cinta métrica,
con la particularidad de que está construido por una delgada cinta metálica flexible, dividida en
unidades de medición, y que se enrolla dentro de una carcasa metálica o de plástico. En el
exterior de esta carcasa se dispone de disponen de un sistema de freno para impedir el enrollado
automático de la cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma.
Indicador de velocidad (programa en Arduino) bajo prueba.
Es la velocidad dinámica leída directamente mediante un programa realizado en arduino
cuya comunicación es a través de una computadora la cual interpreta las señales que
emite el sensor, y con ellas calcula el tiempo transcurrido entre pulso y pulso, con lo cual
mediante la fórmula de velocidad angular se pudo calcular la velocidad del viento, en otras
palabras, el arduino calcula el tiempo transcurrido entre cada revolución para poder con ello
calcular la velocidad del viento.
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Anenometros de copas casero
los anemómetros de cazoletas o de molinete, especie de diminuto molino de tres aspas con
cazoletas sobre las cuales actúa la fuerza del viento; el número de vueltas puede ser leído
directamente en un contador o registrado sobre una banda de papel (anemograma), en cuyo
caso el aparato se denomina anemógrafo. Aunque también los hay de tipo electrónicos.
7.- PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN.
En la actualidad, existen tres normas que es posible seguir a la hora de calibrar anemómetros
de rotación: ASTM D5096-02, ISO 17713-1 y IEC 61400-12-1. El documento público PH89-II-1 de
MSHA en Estados Unidos, integra las tres normas mencionadas anteriormente y es utilizado en
la actualidad para la calibración de anemómetros. Este protocolo ha establecido que los
anemómetros deben ser calibrados utilizando un túnel de viento a chorro abierto, el cual toma
el aire directamente del exterior y después de hacerlo pasar por la cámara de ensayo se devuelve
nuevamente al exterior, además de tener un anemómetro patrón certificado por la ISO 9001.
Una vez desarrollado el anemómetro casero de copas, fue necesario hacer su calibración con
el fin de garantizar que la medición de la velocidad del viento se encuentra dentro del error
permitido. Esta operación se realizó mediante unas pruebas en campo, en el cual el
anemómetro patrón EZRECHh Modelo 45170 (Figura 3) suministra la referencia para calibrar el
anemómetro casero. Para logar esta operación fue necesario tomar diferentes mediciones de
las cuales se anotaron en diferentes momentos para hacer una comparación.
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(Figura 3)
Para realizar una calibración los pasos a seguir son los siguientes:
1. Conocer el intervalo a calibrar, es necesario que se corrobore que nuestro equipo es
capaz de cubrir el intervalo de calibración del instrumento bajo la prueba de
mediciones (gráfica).
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2. Analizar incertidumbres. Se recomienda que la incertidumbre total del equipo de
referencia (Anemómetro extech Modelo 45170 digital patrón) tenga una relación de
contra la exactitud del instrumento bajo prueba.
4. Al a ver llevado a cabo las mediciones. Se comparó la gráfica ajustó la programación
del arduino absorbiendo el error que tenemos en el anemómetro casero, con las señales
que emite el sensor, y con ellas calcula el tiempo transcurrido entre pulso y pulso, con lo
cual mediante la fórmula de velocidad angular se pudo calcular la velocidad del viento, en
otras palabras, el arduino calcula el tiempo transcurrido entre cada revolución para poder
con ello calcular la velocidad del viento exacta, (VER AJUSTES EN E L CÓDIGO) Se recomienda que se
tomen otra vez lecturas para mejora la incertidumbre.
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5. Se realizaron varias lecturas. Una vez tomadas las mediciones se llevan a cabo los
promedios de las lecturas y se calcula la incertidumbre de cada punto de medición y se
determina en su caso, que la calibración se encuentra dentro de las especificaciones.
Requeridas con el patrón
Velocidad del viento medidas patrón y anemómetro.
Conclusión
Antes de la instalación de un anemómetro casero es necesario conocer las velocidades
promedio del viento que circulan en el punto donde se desea instalar dicho instrumento. Para
esto se deben utilizar instrumentos de medida que entreguen datos confiables y evitar asumir
que existen velocidades de viento altas por simples observaciones o comentarios de terceros.
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ANEXOS DE CALBRACION Se anexa el código de prueba sin calibración.
unsigned long tiempo,tiempo1,tiempo2,TotalTiempo; int pushButton=2,anguloVentana; float b=1,a=.5; //aqui se declara limite minimo y maximo float tiempoDecimas,Frecuencia,VelAngular,VelTangencial; float radio=.20; //en metros void setup(){ Serial.begin(115200); pinMode(pushButton,INPUT); } void loop(){ tiempo=micros(); int buttonState=digitalRead(pushButton); if(buttonState==0){ tiempo1=tiempo; while(buttonState==0) { buttonState=digitalRead(pushButton); } while(buttonState==1){ buttonState=digitalRead(pushButton); } TotalTiempo=tiempo1-tiempo2; tiempo2=tiempo; delay(1); tiempoDecimas=(TotalTiempo*1.0/1000000); Frecuencia=1.0/tiempoDecimas; Serial.print("La frecuencia es de "); Serial.print(Frecuencia); Serial.println(" hertz"); VelAngular=Frecuencia*2.0*3.1416; VelTangencial=VelAngular*radio; Serial.print("la velocidad linealdel aire es "); Serial.print(VelTangencial/2); Serial.println(" metros por segundo "); } }
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Se anexa el código con la calibración correspondiente de acuerdo a los datos
del patrón.
unsigned long tiempo,tiempo1,tiempo2,TotalTiempo;
int pushButton=2,anguloVentana;
float b=1,a=.5; //aqui se declara limite minimo y maximo
float tiempoDecimas,Frecuencia,VelAngular,VelTangencial;
float radio=.20; //en metros
void setup(){
Serial.begin(115200);
pinMode(pushButton,INPUT);
}
void loop(){
tiempo=micros();
int buttonState=digitalRead(pushButton);
if(buttonState==0){
tiempo1=tiempo;
while(buttonState==0) {
buttonState=digitalRead(pushButton);
}
while(buttonState==1){
buttonState=digitalRead(pushButton);
}
TotalTiempo=tiempo1-tiempo2;
tiempo2=tiempo;
delay(1);
tiempoDecimas=(TotalTiempo*1.0/1000000);
Frecuencia=1.0/tiempoDecimas;
VelAngular=Frecuencia*2.0*3.1416;
Serial.print("la velocidad linealdel aire es ");
Serial.print(ErrorYCalibracion(VelAngular,radio));
Serial.println(" metros por segundo ");
}
}
int ErrorYCalibracion(int VelAngular,int radio){
int Velocidad=VelAngular*radio;
Error(VelAngular,radio);
return Velocidad;
}
int Error(int VelAngular,int radio){
if(VelAngular<=.80 && VelAngular>1.80){
VelAngular=VelAngular+.50;
}
if(VelAngular>1.80 && VelAngular>1.80){
VelAngular=VelAngular+.80;
}
return VelAngular;
}
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ANEXO DE MANUALES
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