Procedimiento específico: PEM05F CALIBRACIÓN DE MÁQUINAS PARA ENSAYOS SEGÚN ISO Copia No Controlada

Instituto Nacional

de Tecnología Industrial

Centro de Desarrollo e Investigación

en Física y Metrología

Procedimiento específico: PEM05F

CALIBRACIÓN DE MÁQUINAS

PARA ENSAYOS SEGÚN

ISO 7500-1.

Revisión: Febrero 2015

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PEM05F Lista de enmiendas: Febrero 2015

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FIRMA Nº FECHA CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO

PEM05F Índice: Febrero 2015

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NOMBRE DEL CAPÍTULO REVISIÓN

Página titular Febrero 2015

Lista de enmiendas Febrero 2015

Índice Febrero 2015

Calibración de máquinas para ensayos según ISO 7500-1. Febrero 2015

Apéndice 1 Febrero 2015

Apéndice 2 Febrero 2015

PEM05F: Febrero 2015

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1. Objetivo

Establecer la metodología de calibración para máquinas de ensayo físicos de materiales en forma está-tica y uniaxial.

2. Alcance

Se utilizan transductores de fuerza calibrados según ISO 376 (PEM04F), el alcance en capacidad de carga en la calibración de máquinas de ensayo que trabajan en compresión es desde 100N hasta 5MN; mientras que el alcance en las calibraciones en tracción es desde 100N hasta 600 kN.

Para capacidades menores a 100N las máquinas en cuestión serán calibradas con pesas, tanto en com-presión, como en tracción. Asimismo utilizando pesas, se podrá calibrar hasta 1kN de capacidad máxima.

De ser necesario podrán utilizarse transductores de fuerza en rangos de medición inferior a los 100N, previo calibración de los mismos según ISO 376 (PEM04F).

3. Definiciones y abreviaturas

Se encuentran en las normas de referencia y las establecidas en el Manual de Calidad de Física y Me-trología. Cap. 2.

4. Referencias

 UNE-EN ISO 7500-1:2006 Materiales metálicos. Verificación de máquinas de ensayos uniaxiales estáticos. Parte 1: Máquinas de ensayo de tracción/compresión. Certificación y calibración del sistema de medida de fuerza.

 ISO 376:2011 Standard, Metallic Materials – Calibration of Force-Proving Instruments used for Veri-fication of Uniaxial Testing Machines.

 EURAMET cg-4 version 1.0 (03-2010), Incertidumbre en Mediciones de Fuerza. Traducida por CEM de España.

 Evaluación de datos de medición. Guía para la Expresión de la Incertidumbres de Medida. Traduc-ción 1º Ed. Sept-2008. CEM de España.

 Vocabulario Internacional de Metrología – Conceptos fundamentales y generales, y términos aso-ciados (VIM). 1º Edición en español, 2008.

5. Responsabilidades

5.1. Del Coordinador de la Unidad Técnica Mecánica

Supervisa la realización de estos trabajos, verifica que se cumplan los procedimientos y revisa los re-sultados.

5.2. Del personal del laboratorio

Realiza las calibraciones aplicando el presente procedimiento de calibración, procesando los corres-pondientes datos y emitiendo el certificado.

6. Instrucciones previas a la calibración

6.1. Recepción de la solicitud de calibración

De acuerdo al uso y características de la máquina para ensayos se define con el usuario las pautas para efectuar la calibración: Solicitación, cantidad de escalas y rangos de la misma.

Además, se le debe realizar una inspección visual para comprobar su estado de mantenimiento. Es re-comendable, siempre que sea posible, realizar una prueba funcional para verificar el correcto funcio-namiento, y solicitar, en caso de ser necesario, el manual de operaciones. (Ver item 6.3 del presente procedimiento).

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6.2. Selección del Instrumental de referencia

De acuerdo a la capacidad de la máquina para ensayos a calibrar se selecciona el o los transductores de referencia con su respectivo amplificador digital, sus dispositivos de amarre rotulados y/o cabeza-les.

Si se puede predecir la clase de máquina a calibrar, el transductor de referencia seleccionado debe ser al menos de la misma clase que la máquina, en caso contrario se seleccionan los transductores de re-ferencia de mejor clase existente en el laboratorio.

El listado de instrumentos de referencia son los que figuran en el apéndice 6 del PCM; con adición de las pesas que forman parte de la máquina de pesos suspendidos de 1kN (sólo en casos excepcionales).

6.3. Inspección general de la máquina para ensayo

Antes de comenzar con la calibración, se solicita al técnico especializado de la empresa, información operativa respecto al funcionamiento de la máquina a calibrar.

Se deberá cumplir con los siguientes requisitos, basados en el Anexo A y B de la norma de referencia:

a. La máquina funciona adecuadamente y no se ve afectada por desgastes pronunciados, o defectos en los elementos de guía móvil o en las mordazas;

Inspección Visual:

b. La maquina no se ve afectada por condiciones ambientales (vibraciones, interferencias eléctricas, efectos de corrosión, variaciones locales de temperatura, etc);

c. Las pesas, sensores de medición de fuerza intercambiables, etc; están correctamente identificados. a. Se debe llevar a cabo un chequeo para asegurarse que la estructura y los sistemas de amarre per-mitan que la fuerza sea aplicada axialmente.

Inspección de la estructura de la Máquina:

b. En el caso de calibración en tracción verificar la alineación de las mordazas; mientras que en com-presión, verificar la planitud de los platos y la ausencia de entallas y protuberancias; también se veri-fica su paralelismo, o el buen funcionamiento de la rótula superior. En caso de dudas acerca de la plenitud de los platos, pueden colocarse en serie placas rectificadas.

Inspección del mecanismo de manejo de la traversa:

Se debe verificar que el mecanismo de manejo de la traversa permita una variación suave y uniforme de la fuerza y que se puedan obtener varios valores discretos de fuerza con la suficiente exactitud. Asimismo, deben funcionar los límites de carga para salvaguardar al instrumental de referencia.

 El usuario debe verificar que las velocidades de deformación son las requeridas para el ensayo de las probetas en las que se desea determinar sus propiedades mecánicas específicas.

Notas:

 El técnico del INTI puede decidir no llevar a cabo la calibración, si considera que la máquina no cumple con las condiciones de seguridad, o que ponga en riesgo al instrumental de referencia.

6.4. Instalación del instrumental de referencia

El mismo es instalado verificando que la carga se aplique en forma axial.

6.5. Condiciones ambientales

El instrumental de referencia debe permanecer instalado en la máquina y energizado el tiempo sufi-ciente para garantizar la estabilización térmica. La calibración se realiza una temperatura ambiente de entre 10°C y 35°C, y durante cada serie de medición, la variación de la misma debe ser inferior a 2°C.

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6.6. Calibración

6.6.1. Preparación de los protocolos de medición

Se confecciona el protocolo de medición utilizando el apéndice Nº 1, seleccionando los valores de fuerza a medir.

6.6.2. Medición

En primer lugar se selecciona una de las siguientes metodologías:

a) La carga leída en el indicador de fuerza de la máquina a calibrar es aplicada por la máquina y si-multáneamente se registra la fuerza indicada por el transductor de referencia (Máquina Constante). b) La carga leída en el transductor de referencia es aplicada por la máquina y simultáneamente se re-gistra la fuerza indicada por la máquina a calibrar (Referencia constante “Real”).

Siempre que sea posible se aplicará el método definido en el punto a).

Cuando la máquina a calibrar posee varias escalas, la medición se inicia por la escala de mayor capa-cidad. En máquinas que se calibran en tracción-compresión y cuyo elemento sensor de fuerza actúa en distintas direcciones, se realizarán de ser posible todas las escalas en compresión, y luego todas las es-calas en tracción. Esto no es necesario, si el marco de carga trabaja siempre en la misma dirección. En cada escala se efectúan tres precargas a la capacidad máxima de la escala en cuestión. Antes de rea-lizar las precargas en cada escala, se registra la temperatura inicial de calibración.

Se realiza la primer serie de medición (carrera 1), con carga creciente únicamente, adoptando la posi-ción del elemento a calibrar como 0º (posiposi-ción 0º).

Se rota el transductor de referencia alrededor de su eje en sentido horario 120º (posición 120º). Se rea-liza una nueva precarga. En esta condición se ejecuta una segunda carrera de medición con carga creciente únicamente (carrera 2).

Por último se rota el instrumento de referencia otros 120º (posición 240º), se precarga y se realiza la tercer carrera creciente y decreciente de medición (carrera 3 y carrera 3´).

Las carreras de medición (carreras 1-2-3-3´) son efectuadas en condiciones habituales de uso, luego, si se considera necesario, se desarrollarán series complementarias al menos en la escala de menor capa-cidad para determinar la influencia de los accesorios para uso fuera de lo habitual (ej. aguja de arras-tre, graficador, etc.).

Al principio de cada serie se ajusta el cero de la máquina y del transductor de referencia y al descarga-se descarga-se registra la lectura del cero, y descarga-se registra la temperatura ambiente.

“Siempre que sea posible se realizará la carrera de reversibilidad, salvo que la misma sea irrelevante, de difícil realización, o a pedido del usuario”.

Para cada escalón de medición correspondiente a las distintas series, se debe garantizar la simultanei-dad de lectura en las respectivas indicaciones.

Para máquinas que operan hidráulicamente y calculan la fuerza generada a través de la medición de presión, se debe verificar la misma, en la menor escala posible, en distintas posiciones del pistón.

6.7. Cálculo y análisis de los datos

El mismo se realizará con una planilla de cálculo, de modo de obtener los siguientes valores:

 Determinación del promedio de las indicaciones para cada escalón de carga.

 Error relativo de exactitud (q) (si aplica).

 Error relativo de repetibilidad (b).

 Error relativo de reversibilidad (v) (si aplica).

 Error relativo de cero (f0).

 Límite inferior de carga de cada rango.

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6.8. Clasificación de la máquina de ensayos según ISO 7500-1:

La misma se realizará en cada punto de calibración y para cada escala de medición; según los valores de la Tabla 2 del punto 7 de la norma ISO 7500-1

7. Certificado de calibración

El certificado de calibración es elaborado en conformidad con el PG05, la norma IRAM 301 y lo esta-blecido en el manual de calidad de Física y Metrología, capítulo 9.

Este certificado contiene:

 Identificación de la máquina para ensayos (marca, modelo, tipo, Nº de serie, etc.) e identificación del elemento sensor - indicador de carga.

 Ubicación de la máquina.

 Datos del transductor y del indicador de referencia utilizado en la calibración.

 Sentido de aplicación de la carga (tracción - compresión), en cada escala.

 Temperatura de calibración.

 Valores resultantes de la calibración.

 Clasificación según ISO 7500-1.

 Observaciones.

8. Registros de la calidad

Se conservan, en una carpeta adjunto con la copia de la orden de trabajo, registros manuscritos de las observaciones originales, copia de los certificados emitidos, como así también copia de salida de ele-mentos y demás documentación relacionada, de acuerdo con el Manual de Calidad del Física y Metro-logía, capítulo 11.

9. Precauciones

A los efectos de garantizar la seguridad de los instrumentos utilizados para los ensayos, los mismos son trasladados personalmente por los técnicos del laboratorio de fuerza, o por los medios que estos crean convenientes. El mismo se realiza en vehículos oficiales o de terceros, siendo responsabilidad de los técnicos del laboratorio el acondicionamiento del instrumental en cajas especiales.

10. Apéndices y anexos APÉNDICE Nº TITULO

1 Formulario para elaboración del protocolo de medición 2 Mejor capacidad de medición y balance de Incertidumbre 3 Ejemplo de cálculo de los resultados de calibración

PEM05F Apéndice 1: Febrero 2015

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Apéndice 1 – Formulario para elaboración del protocolo de medición.

PEM05F

INTI - Física y Metrología

N°

Apéndice 1

_{Calibraciones / Ensayos externos}

_Parcial Hoja: Fecha

USUARIO Solicitación Tracción Compresión

Intervino Revisó

Material Cap. Máxima

Marca Modelo Nº serie/fabricación

otro:

Escala Rango Mínima división Resolución Marca Modelo Nº de serie

Id. Interna Observaciones

( ) ( ) ( ) 1 2 3 4 5 6 7 8

Datos del indicador: Analógico Digital Funciona el limitador de carga Si / No

Marca Modelo Tipo

Nº serie Nº id.Interna Posee ajuste de indicación Si / No

Datos del graficador Analógico Digital

Marca Modelo Tipo

Nº serie Divisiones a fondo de escala Resolución

Ubicación de la Máquina:

Si / No Si / No Si / No

Transd Capacidad Nº serie Indicador Nº serie Pesas Masa clase

( ) ( ) 1 Juego 2 3 4 5 6

Inspección estructural (axialidad, planitud, paralelismo, articulación)

Inspección visual (funcionamiento adecuado, condiciones ambientales, identificación) Inspección traversa (aplicación suave y uniforme, límites de carga)

Termo-higrómetro Datos del instrumental de REFERENCIA

Accesorios utilizados en la calibración

Otros datos / Observaciones de la máquina de ensayos / Constantes de ajuste

CALIBRACIÓN DE MÁQUINAS PARA ENSAYOS s/ISO 7500-1

PEM05F Apéndice 1: Febrero 2015

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PEM05F Apéndice 2: Febrero 2015

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Apéndice 2 – Mejor Capacidad de Medición y Balance de Incertidumbre.

La mejor capacidad de medición se determina individualmente para cada transductor de trabajo del laboratorio. Se alcanza la clase 1 según norma ISO 7500-1; en caso de ser necesario, y utilizando los transductores de referencia, se puede alcanzar la clase 0,5 en el rango de hasta 5MN.

Como ejemplo se presenta la siguiente planilla de cálculo:

V la m Va lo r refer In la r e In c st an d In c s In c stan tem In c stan resol In c st an d com kN m V/ V % w (F R e fT ra ) w (D ri ft R e fT ra ) w (T e m p R e fT ra ) w res ol uc ión w (F re fv ) 0, 0 0, 00000 0, 0000 0, 0058 0, 0018 -3, 000 -0, 11963 0, 150 0, 0750 0, 0058 0, 0018 -0, 0042 0, 1507 5, 000 -0, 19939 0, 150 0, 0750 0, 0058 0, 0018 -0, 0025 0, 1506 10, 00 -0, 39881 0, 120 0, 0600 0, 0058 0, 0018 -0, 0013 0, 1206 15, 00 -0, 59826 0, 120 0, 0600 0, 0058 0, 0018 -0, 0008 0, 1206 20, 00 -0, 79775 0, 073 0, 0365 0, 0058 0, 0018 -0, 0006 0, 0740 25, 00 -0, 99727 0, 060 0, 0300 0, 0058 0, 0018 -0, 0005 0, 0612 30, 00 -1, 19684 0, 060 0, 0300 0, 0058 0, 0018 -0, 0004 0, 0612

PEM05F Apéndice 3: Febrero 2015

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Apéndice 3 – Ejemplo de cálculo de los resultados de medición.

Utilizando una planilla de cálculo se determinan los resultados de medición. Se presenta un ejemplo de cálculo de errores y clasificación según la norma de referencia:

Cálculo de los errores

Clasificación según norma de referencia

Cálculo de la incertidumbre de calibración

ISO 7500 - Sin considerar la verificación de accesorios

Fi F q b v a

Valor indicado por la máquina Valor de referencia Error relativo de exactitud Carreras 1 - 2 - 3 Error relativo de repetibilidad Error relativo de reversibilidad Resolución relativa kN kN % % % % 0,00 - - - - -3,00 2,992 0,28 0,44 -0,14 3,333 5,00 4,987 0,26 0,36 -0,13 2,000 10,00 9,975 0,25 0,32 -0,18 1,000 15,00 14,963 0,25 0,17 -0,07 0,667 20,00 19,943 0,29 0,13 -0,05 0,500 25,00 24,926 0,30 0,12 -0,04 0,400 30,00 29,932 0,23 0,36 0,00 0,333 Valor indicado

por la máquina Incertidumbre del patrón Error relativo de exactitud

Error relativo de repetibilidad Error relativo de reversibilidad Resolución

relativa Error máximo de cero

Clase de la máquina según

ISO-7500

0,00 - - -

-3,00 1 0,5 0,5 0,5 SIN CLASE 0,5 SIN CLASE

5,00 1 0,5 0,5 0,5 SIN CLASE 0,5 SIN CLASE

10,00 1 0,5 0,5 0,5 2 0,5 2

15,00 1 0,5 0,5 0,5 2 0,5 2

20,00 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5

25,00 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5

30,00 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5

Valor indicado por la

máquina Carreras 1 - 2 - 3Repetibilidad Resolución

Incertidumbre combinada standard Incertidumbre expandida Incertidumbre expandida con carga decreciente kN w(b) [%] w(a) [%] wtra[%] W [%] W'[%] 0,00 - - - -3,00 -0,1320 0,9623 0,9742 1,9484 2,7554 5,00 -0,1071 0,5774 0,5920 1,1840 1,6745 10,00 -0,0934 0,2887 0,3094 0,6187 0,8750 15,00 -0,0510 0,1925 0,2080 0,4160 0,5884 20,00 -0,0401 0,1443 0,1543 0,3086 0,4364 25,00 -0,0354 0,1155 0,1246 0,2492 0,3524 30,00 -0,1074 0,0962 0,1474 0,2949 0,4170