ARGENTINA: NUEVO PATRON NACIONAL DE HUMEDAD (HILO INTI)

La incorporación de este nuevo generador de humedad, que opera siguiendo el principio de dos presiones, es fundamental para el desarrollo del laboratorio en el área de la medición de humedad.

La medición de humedad es actualmente un tema prioritario tanto para la ciencia como la industria. El vapor de agua contenido por el aire afecta muchos procesos, físicos, químicos y biológicos. La humedad cambia las propiedades de los gases e influye sobre el contenido de agua de los sólidos y líquidos (moisture content, MC) que el gas rodea. Como consecuencia muchas industrias y procesos requieren mediciones de humedad, como ser la fabricación de semiconductores, la generación de energía, la industria farmacéutica, los embalajes de productos, la industria del papel y la madera, el secado de hierbas, el almacenamiento de granos, el estudio del clima, el transporte de gas, la conservación de obras históricas y los laboratorios metrológicos, son algunos ejemplos.

Estas mediciones tienen a veces implicancias comerciales muy importantes, como en el caso del agro, donde la calidad y el peso de los granos se ven afectados por su contenido de agua. La medición de contenido de agua en sólidos o líquidos, el “moisture content” (MC), es una línea de trabajo del área de humedad que se espera desarrollar próximamente en el centro INTI-Física y Metrología.

Prácticamente en todas las industrias se realiza al menos una medición simple de humedad con el objeto de demostrar buenas condiciones ambientales, las que son requeridas para la acreditación de los sistemas de calidad.

Todo lo mencionado anteriormente genera una gran demanda de sensores de humedad calibrados con trazabilidad a patrones nacionales y en muchos casos la normas de aplicación exigen incertidumbres menores al 2% en humedad relativa.

El establecimiento del patrón de humedad permite cumplir con lo solicitado en varias aplicaciones, tanto de los laboratorios de metrología como de las industrias.

A partir de esta adquisición se mejora y amplían los servicios brindados por el centro en el área de medición de humedad.

Nos referimos a la humedad en general como la presencia de agua en un medio. La humedad ambiente la entendemos como la presencia de agua en estado gaseoso (vapor) en otro gas que la transporta (aire). Las magnitudes mas difundidas para describir la humedad ambiente son el porcentaje de humedad relativa (hr) y el punto de rocío (dew point).

El método fundamental para medir la humedad de un gas es la relación de mezcla, realizada gravimétricamente. Un higrómetro gravimétrico permite separar los dos componentes de la mezcla, vapor de agua y aire seco, para poder determinar las cantidades de masa de cada uno directamente pesándolos o indirectamente midiendo la densidad y el volumen. Muy pocos laboratorios nacionales realizan su patrón de esta manera, ejemplo de ello son el PTB (Physikalisch Technische Bundesanstalt) , el NIST (National Institute of Standards and Technology), y el NPL (National Physical Laboratory).

En la mayoría de los laboratorios nacionales la realización practica del patrón de humedad se logra en términos del punto de rocío o humedad relativa. Para ello se utilizan generadores de punto de rocío, de dos presiones, de dos temperaturas o de flujo dividido. En estos equipos la humedad relativa o la temperatura de punto de rocío se determina en base a mediciones de presión y temperatura.

El principio fundamental que utiliza el generador de dos presiones consiste en saturar aire a alta presión y temperatura controlada y posteriormente expandirlo isotérmicamente hasta presión la atmosférica, en una cámara a temperatura controlada. Logrando de esta forma generar en la cámara una muestra de aire con humedad conocida. El contenido de vapor de agua de esta muestra se determina mediante las mediciones de presión y temperatura tanto en el saturador como en la cámara, y la utilización de ecuaciones para gases reales.

Debido a su principio de funcionamiento, el patrón de humedad tendrá trazabilidad al patrón de presión y al patrón de temperatura mantenidos en nuestro Centro.

El mantenimiento del patrón de humedad requiere la calibración periódica de los sensores de presión y temperatura y la realización de Inter.-comparaciones con patrones de humedad de otros institutos. Las Inter.-comparaciones se deben realizar en magnitudes de humedad con instrumentos de transferencia de calidad mejor o semejante a la del generador.

Este nuevo equipamiento permitirá mejorar nuestra capacidad de medición de calibración (CMC - Calibration Measurement Capabilites) reduciendo las incertidumbres mínimas y ampliando el rango de calibración.

Las especificaciones del fabricante del generador de dos presiones (Thunder Scientific) indican una exactitud en la medición de humedad relativa de 0,5%hr y un rango de trabajo en humedad de 10%hr a 95%hr y en temperaturas entre -10ºC y 70ºC.

El equipo adquirido (TC modelo 2500) posee un certificado de calibración emitido por el fabricante con trazabilidad a patrones nacionales del NIST que asegura el cumplimiento de las especificaciones. El fabricante, Thunder Scientific Corporation, es un laboratorio acreditado por el NVLAP (National Voluntary Laboratory Accreditation Program) y el NIST.

En cuanto se obtenga la experiencia necesaria, el conocimiento y ajuste adecuado del equipo, se espera en base a la documentación proporcionada por el fabricante e información sobre las experiencias de otros institutos de metrología con este equipamiento obtener incertidumbres mínimas de calibración típicas entre 0,6%hr a 1,5%hr.