El método de calibración de los termómetros utilizados en la industria es por lo general por comparación directa. Para la calibración por comparación directa se requiere:
- Termómetro de referencia (patrón)
- Indicador para termómetro de referencia
- Fuente de temperatura
- Medidor de condiciones ambientales
- Accesorios
Termómetro de referencia
También denominado termómetro patrón, es un sensor de alta exactitud que debe ser idealmente 10 veces mejor en exactitud o incertidumbre que el o los termómetros a calibrar, en la práctica podemos calibrar con un termómetro patrón que sea 4 veces mejor que el instrumento a calibrar.
Por lo general los termómetros patrón son termómetros de resistencia de platino por su alta exactitud, solo que su intervalo está restringido de -200 °C a 1000 °C. Si necesitamos calibrar termómetros de alta temperatura como los termopares, se utilizan como patrón de referencia los termopares tipo S o tipo R. También podemos utilizar como patrón un termistor o un termómetro de líquido en vidrio.
La selección del termómetro patrón dependerá de la exactitud de los instrumentos que queremos calibrar y su intervalo de calibración.
Indicador para termómetro de referencia
El indicador de temperatura es donde se conecta el sensor de temperatura, sea de resistencia de platino, termistor o termopar y nos presenta la lectura de temperatura. Algunos indicadores tienen la posibilidad de poder conectar diferentes tipos de sensores de temperatura.
El indicador debe ser el adecuado para el termómetro de referencia que utilicemos, el cual debe tener una buena exactitud para que su influencia en la incertidumbre final no sea mucha.
Algunos indicadores de temperatura también tienen la opción de poder conectar el sensor a calibrar y en lugar de indicarnos la temperatura a las que está expuesta el sensor nos indica una magnitud eléctrica que puede ser resistencia o tensión eléctrica dependiendo si es un sensor de resistencia o un termopar. En el caso de querer calibrar un transmisor de temperatura podemos tener lecturas de tensión o corriente eléctrica.
Fuente de temperatura
Para realizar la calibración de termómetros se requiere una fuente de temperatura que nos genere un temperatura estable y uniforme.
Las fuentes de temperatura son los baños de calibración y los pozos secos los cuales están diseñados para generar una temperatura estable y uniforme dentro de su intervalo de temperatura.
Los baños de calibración tienen mejor estabilidad y uniformidad que los pozos secos, la desventaja de los baños de calibración es que su intervalo de uso es de -100 °C a 300 °C y un pozo seco puede ser de -100 °C a 1200 °C.
Una ventaja de los baños sobre los pozos secos es que podemos calibrar termómetros de cualquier diámetro y varios a la vez (más de 5). En el caso de los pozos secos se está limitado por los diámetros de los agujeros y la cantidad de ellos. También los baños tienen mayor profundidad de inmersión que los pozos secos, que es un requerimiento importante en la calibración de termómetros.
Otra diferencia entre los baños y pozos es que, en los pozos, su tiempo de enfriamiento y calentamiento es más rápido que un baño de calibración, además de ser portátiles, es decir los podemos utilizar para calibración en campo (en proceso). Para suplir esta diferencia los fabricantes diseñaron los micro baños que son equipos portátiles y con tiempos de enfriamiento y calentamiento similares.
Dependiendo los termómetros a calibrar será el tipo de fuente de temperatura que requerimos, por ejemplo, para calibrar termómetros de líquido en vidrio (termómetros de mercurio) se deben utilizar baños de líquidos, no debemos calibrar en pozos secos termómetros de líquido en vidrio.
En ocasiones es necesario usar dos equipos para cubrir el intervalo de temperatura de los termómetros a calibrar, particularmente cuando tenemos termómetros de bajas temperatura y también termómetros de alta temperatura, por lo que es necesario un pozo seco o un baño de calibración para baja temperatura y otro para alta temperatura.
Es importante también seleccionar la fuente de temperatura con la estabilidad y uniformidad necesarias para que su influencia en incertidumbre de calibración no sea significativa para los termómetros que vamos a calibrar.
Medidor de condiciones ambientales
Se debe realizar la calibración de termómetros a una temperatura ambiente del laboratorio de 23 °C ± 3 °C de acuerdo con las recomendaciones internacionales.
Para confirmar que las condiciones ambientales durante la calibración están dentro de las recomendaciones internacionales, es necesario registrar la humedad relativa y la temperatura del aire durante la calibración, por lo que se requiere de un instrumento que mida estas dos magnitudes.
Accesorios
Dependiendo del tipo de termómetro a calibrar se requieren ciertos accesorios, como por ejemplo soportes, pinzas para termómetros, mirillas de amplificación, guantes, termómetros auxiliares, fluidos para baños de calibración, entre otros.
Teniendo los equipos y accesorios necesarios, el siguiente paso es desarrollar los procedimientos de calibración. Éstos los podemos catalogar por la naturaleza de los termómetros a calibrar de la siguiente manera:
- Calibración de termómetros de lectura directa.
- Calibración de termómetros de líquido en vidrio.
- Calibración de sensores de resistencia.
- Calibración de sensores termopares.