CALIBRACIÓN DE LUXÓMETROS

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Instituto Nacional

de Tecnología Industrial

Centro de Desarrollo e Investigación

en Física y Metrología

Procedimiento específico: PEL05RFB

CALIBRACIÓN DE

LUXÓMETROS

Revisión: Abril 2015

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PEL05RFB Lista de enmiendas: Abril 2015

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PEL05RFB Índice: Abril 2015

Copia No Controlada

NOMBRE DEL CAPÍTULO REVISIÓN

Página titular Abril 2015

Lista de enmiendas Abril 2015

Índice Abril 2015

Calibración de luxómetros Abril 2015

Apéndice 1 Abril 2015

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PEL05RFB: Abril 2015

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1. Objeto

Establecer el procedimiento para la calibración de luxómetros utilizando lámparas patrones de inten-sidad luminosa. La magnitud del SI a medir es iluminancia, su unidad es lux, abreviada como lx. 2. Alcance

Esta metodología es aplicable a todo luxómetro con rango entre 10 y 1000 lx. La curva de calibración es válida estrictamente para la fuente luminosa definida como Iluminante A por CIE (Commissión In-ternationale de l´Eclairage). El error sistemático que se comete al aplicar esta curva de calibración a la medición de otras fuentes dependerá de la calidad del ajuste del luxómetro a la curva del observador patrón V(λ) definida por CIE, en 1931, para un observador patrón de 2°, y su evaluación no está com-prendida en el alcance de este procedimiento.

3. Definiciones y abreviaturas

Luxómetro: (también, iluminancimetro / luxímetro) dispositivo de medición de iluminancia, com-puesto de un cabezal fotométrico con una fotocélula (típicamente de silicio), un arreglo de filtros de distintas transmitancias espectrales de forma tal de ajustar la curva de respuesta espectral a la curva V(λ) definida por CIE, en 1931 para un observador patrón de 2°. Opcionalmente con filtros difusores, y una electrónica adecuada (amplificadores, display de salida)

Lux, (lx): El lux se define como la iluminancia de una superficie que recibe un flujo luminoso de 1 lumen, uniformemente repartido sobre un metro cuadrado.

4. Referencias

CIE Technical Report No. 53: Methods for characterizing the performance of radiometers and pho-tometers

DIN 5032-Teil 6: Lichtmessung. Photometer. Begriffe, Eigenschaften und deren Kennzeichnung (Fotometría. Luxómetros, conceptos, características y su designación)

DIN 5032-Teil 7: Lichtmessung. Klasseneinteilung von Beleuchtungsstaerke und Leuchtdichtemessge-raeten ( Fotometría. Clasificación de medidores de iluminancia y luminancia).

5. Responsabilidades

5.1. Del coordinador de la UT Luminotecnia: supervisar la realización de las calibraciones, verificar que se cumplan los procedimientos y revisar los resultados.

5.2. Del personal del laboratorio: Realizar calibraciones aplicando el presente procedimiento. Proce-sar los datos correspondientes y emitir el certificado.

6. Instrucciones

6.1. Descripción del ítem a calibrar Luxómetro de usuario.

6.2. Parámetros a determinar Iluminancia.

7. Instrumentos de medición y patrones de calibración utilizados 7.1. Instrumentos de medición

 Banco fotométrico Schmidt-Haensch de 6 metros de longitud, con modificaciones y accesorios des-arrollados en INTI, número de inventario I009052

 Resistencia patrón Otto Wolff de 0.01 ohms, número de serie 18953/68, número de inventario 102C00786

 Fuente de alimentación Heizinger TNs 65-650 (DC), número de serie 06702066, número de inventa-rio I004169

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 Termohigrómetro digital TES modelo 1360, número de serie 96054569, número de inventario 102C001119

7.2. Patrones de calibración

 Lámparas patrón de intensidad luminosa (lote de trabajo) 8. Condiciones ambientales

La temperatura de la sala de medición, (laboratorio de fotometría), deberá estar entre 20 °C y 25 ºC, (Ver apéndice 2, del PCOD).

La humedad relativa en la sala de medición, (laboratorio de fotometría), es menor del 60%, (ver Apén-dice 2 del PCOD).

9. Adhesión de etiquetas

Las mismas se colocan conforme lo expresa el Manual de la Calidad y Procedimientos Generales. 10. Evaluaciones Previas

Debe preverse un tiempo de estabilización de 6 horas para el multímetro y fuente regulada, y de 10 minutos de encendido para la lámpara patrón.

Debe preverse de un tiempo de estabilización de una hora en el caso de un luxómetro termostatiza-do, y de 24 horas si este no lo es, previo a la calibración.

No debe limpiarse la ventana a menos que sea absolutamente necesario, (para la limpieza deberá uti-lizarse alcohol etílico y papel tissue).

Una vez finalizada la calibración del luxómetro se esperará 10 minutos, para permitir el enfriamiento de la lámpara patrón, previo a su retiro del banco y almacenamiento.

Para mantener el registro histórico de uso de lámparas patrones se deberá anotar la hora de encendi-do y de apagaencendi-do de la misma.

Se debe verificar el estado de la pila del termohigrómetro. 11. Evaluaciones sobre equipos propios

Los instrumentos y los patrones de calibración a utilizar deben encontrarse dentro del período de ca-libración.

12. Desarrollo

12.1. Alineación de la lámpara de referencia y el luxómetro

En cada cambio de lámpara patrón se alineará el plano del filamento de la lámpara utilizando el dis-positivo de alineación del banco y los movimientos micrométricos disponibles para la lámpara patrón. Se hará coincidir el plano del filamento, con la cota “0,000 m” de la regla graduada del banco fotométrico, (ver Foto).

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 Para la alineación del luxómetro se cuenta con un dispositivo mecánico como el que se muestra en la siguiente foto:

El mismo consiste en una barra rígida cuya altura es variable, a partir de un sistema a cremallera con tope, (barra A, ver foto), la cual posee en su extremo superior, un orificio por el cual se puede deslizar otra barra rígida, (barra B, ver foto), en forma normal a la primera.

La alineación consiste en colocar el centro de la cara sensible del luxómetro en contacto con la barra B, lo que permite centrar la superficie de la fotocélula, y alinearla con el soporte, en el caso en que la superficie sensible del luxómetro sea plana. En el caso de luxómetros con superficie sensible plana, resulta útil el uso de un espejo plano de primera superficie para verificar la correcta alineación res-pecto del haz incidente.

Si la superficie sensible del luxómetro resulta curva, entonces los pasos a seguir son:

1) Centrado 2) Alineación

Poner en contacto el centro de la ca-ra sensible del luxómetro con la ba-rra B.

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13. Metodología

El luxómetro se utiliza para medir la iluminancia, (Iv), a una distancia conocida d de una lámpara patrón de intensidad luminosa conocida, (I). La relación entre iluminancia e intensidad luminosa esta dada por la ley de los cuadrados inversos (asumiendo la aproximación de fuente puntual):

La calibración consiste en colocar una lámpara de filamento con soporte, e intensidad luminosa cono-cida; y el luxómetro de referencia. Ambos en el banco fotométrico separados una distancia “d”, como se muestra en la figura. La calibración consiste en comparar la iluminancia leída con el instrumento, con la calculada a partir de la intensidad luminosa de la lámpara de referencia y la separación entre lámpara y luxómetro, (d).

Esto para distintos valores de d (para poder considerar válida la aproximación de fuente puntual, y por lo tanto la variación o dependencia funcional de la iluminancia como el cuadrado inverso de la distancia debe considerarse distancias mayores a 0,500 m). Ejemplo:

Iluminancia de Lectura (lx) Iv (lx) Distancia lámpara - luxómetro d (m)

Lámpara Patrón: INTI I1 Intensidad luminosa: 214 cd 2 d I Iv= (lx) 100 1,4161 107 200 1,000 214 300 0,815 322 400 0,7065 429 500 0,6315 537 600 0,577 643

 En cada calibración se debe indicar la corriente que circula por la lámpara, y la tensión de ésta. Pa-ra ello se cuenta con una resistencia patrón conectada en serie con la lámpaPa-ra, y un multímetro.  Registro, (paso a paso):

 Cortocircuitear los bornes de la fuente previo a su encendido.  Verificar la polaridad de la lámpara, previo a su colocación.  Verificar el offset del multímetro.

 Registrar temperatura y humedad relativa, (iniciales).  Verificar el offset del luxómetro.

 Ajustar lentamente el valor de corriente, según el valor certificado.

 Registrar para cada distancia “d”, (m), la iluminancia IV, (lx), leída por el instrumento, (ver Tabla), verificar el offset del luxómetro, y la posición de los diafragmas a fin de evitar la entrada de luz pará-sita.

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 Finalizada la medición llevar lentamente la corriente a cero, y cortocircuitar los bornes de la fuen-te.

 Verificar el offset del multímetro.  Verificar el offset del luxómetro.

 Registrar temperatura y humedad relativa, (finales). 14. Certificado de calibración

Conforme se especifica en los procedimientos generales se elaborará el certificado de calibración, y guardará, su copia, en el clasificador 10.

15. Medidas de seguridad a ser observadas

Se verificará que las correcciones obtenidas se encuentren dentro del 10%, teniendo en cuenta la in-certidumbre calculada. En caso contrario se dará por anulada la calibración.

16. Precauciones

 Las lámparas patrones deben ser retiradas de sus cajas con guantes de algodón a fin de evitar la formación de una película grasosa en la superficie de vidrio. En caso de que se percibieran partículas de polvo en la superficie estas deberán removerse por flujo de aire limpio a presión, sin utilizar cepi-llos ni papel tissue porque su uso podría ocasionar ralladuras.

 Previo a la conexión de las lámparas en el portalámparas verificar las polaridades.

 Deben tomarse precauciones de seguridad a fin de evitar shocks eléctricos al manipular la fuente de corriente. Se recomienda cortocircuitar los bornes de salida de la misma cuando por esta no circula corriente, y la misma se encuentra encendida.

 Mantener el laboratorio cerrado con llave, durante la calibración. 17. Registros de Calidad

Se conservan los registros manuscritos de las mediciones realizadas, condiciones ambientales, y cálcu-los realizados, en el clasificador 10 como se indica en el Capítulo 11 del Manual de la Calidad.

En el apéndice 2 se muestra un ejemplo. 18. Apéndices y Anexos

Nº APÉNDICE TÍTULO

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PEL05RFB Apéndice 1: Abril 2015

(10)

PEL05RFB Apéndice 2: Abril 2015

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Balance de incertidumbres de medición.

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Referencias