UPM-EUITI-Ingenieria Electrica E.U. de Ingeniería Técnica Industrial Universidad Politécnica de Madrid

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Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Automática y Física Aplicada
c/ Ronda de Valencia, 3 28012 - Madrid
Tlf.: 91 0677558 / 91 0677554. E-mail: jorge.moreno@upm.es

    1. Calibración
    2. Caracterización de materiales ferromagnéticos
    3. Mediciones de campos electromagnéticos

MISIÓN

El laboratorio ha venido desarrollando desde hace años labores de ayuda a la industria española en el campo de la calibración y metrología magnética. Hoy ofrece sus servicios con moderna instrumentación a laboratorios y servicios de control de empresas y centros de enseñanza, tanto particulares como oficiales, en los variados campos de las medidas magnéticas. Es por ello que el laboratorio colabora en el mantenimiento del plan de calibración en empresas con sistemas de calidad en curso de acreditación ISO 9000 o ya acreditados.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

El Real Decreto 2584 / 1981 (B.O.E. de 3 - 11 - 81) aprobó el reglamento general de las actuaciones del Ministerio de Industria y Energía (MINER) y dispuso la creación de una Red nacional de Laboratorios. El Laboratorio de Medidas Magnéticas formó parte del Servicio de Calibración Industrial (CSI) del MINER, al ser calificado y clasificado como "Laboratorio de Calibración" en la Subárea de Medidas Magnéticas del Área de Electricidad, por resolución de 22 de enero de 1986. Hoy día el laboratorio está acreditado por la ENTIDAD NACIONAL DE ACREDITACIÓN, conforme a los criterios recogidos en el documento CGA-ENAC-LC Rev.2 (Norma EN 45001-89; UNE 66-501-91 y Guía ISO 25-90), para la realización de las calibraciones en el Área de MAGNETISMO, con el nº. de acreditación 17/LC099/96.

MAGNITUDES

CAMPO DE MEDIDA
Range
INCERTIDUMBRE(*)
Uncertainty(*)
INSTRUMENTOS A CALIBRAR
Instruments
  RELACIÓN ENTRE LA INDUCCIÓN MAGNÉTICA Y LA INTENSIDAD DE CORRIENTE (B/I)
  Ratio between magnetic inductance and current intensity
8 mT/A ≤ B < 500 mT/A
4,5 ·10-3 · B/I
 Bobinas de Helmholtz con
 gausímetros NMR
0,015 mT/A ≤ B < 4000 mT/A
6,8 ·10-3 · B/I
 Bobinas de Helmholtz con
 gausímetros de efecto Hall
  INDUCCIÓN MAGNÉTICA (B)
  Magnetic Inductance
80 mT ≤ B ≤ 1,1 T
1,5 ·10-3 · B
 Imanes permanentes y
 electroimanes con NMR
0 mT ≤ B < 0,2 mT
0,2 mT ≤ B < 80 mT
80 mT ≤ B < 1,1T
0,003 mT a 6,5 ·10-3 · B
6,5 ·10-3 · B a 5,5 ·10-3 · B
5,5 ·10-3 · B
 Imanes permanentes y
 electroimanes con
 gausímetros de efecto Hall
0 mT ≤ B < 80 mT
80 mT ≤ B < 1,1 T
4,5·10-3 · B
3,0·10-3 · B
 Gausímetros basados en la  NMR
 Gausímetros de efecto HALL
 Magnetómetros
 Sondas Hall conectadas a PC
  FLUJO MAGNÉTICO (Φ)
  Magnetic Flux
0 Wb < Φ < 2 ·10-3 Wb
2 ·10-3 Wb ≤ Φ < 2 ·10-2 Wb
2 ·10-2 Wb ≤ Φ ≤ 2 ·10-1 Wb
4,5 ·10-3 · Φ + 1,2 μWb
4,5 ·10-3 · Φ
4,5 ·10-3 · Φ
 Fluxímetros
  RELACIÓN ENTRE EL FLUJO MAGNÉTICO Y LA INDUCCIÓN MAGNETICA (Φ/B)
  Ratio between the magnetic flux and magnetic induction
1,5 cm2/V ≤ Φ/B ≤ 10 ·103 cm2/V
6 ·10-3 · Φ/B
 Sondas bobinadas
  PERMEABILIDAD MAGNÉTICA RELATIVA (μr)
  Relative magnetic permeability
   1 ≤ μr ≤ 104
0,1 kA/m ≤ Hc ≤ 55 kA/m
   0 T < Br ≤ 2,5 T
2,5 ·10-2 · μr
9 ·10-3 · Hc
7,5 ·10-3 · Br
 Materiales magnéticos
  PÉRDIDAS MAGNÉTICAS
  Magnetic power loss
0,1 W/kg    a   10W/kg
Para una inducción magnética
desde
0 T < B ≤ 1,7 T
1,5 ·10-2 · Pm
 Marcos de Epstein
1,6 ·10-2 · Pm
 Medidores de pérdidas en
 el hierro digitales
3,0 ·10-2 · Pm
 Chapas de referencia con
 marco de Epstein
6,0 ·10-2 · Pm
 Chapas de referencia con
 medidor de pérdidas digitales

(*) Menor incertidumbre de medida que el laboratorio puede proporcionar a sus clientes, expresada como incertidumbre expandida para un nivel de confianza de aproximadamente el 95%.
(*) The smallest uncertainty of measurement the laboratory can provide to its customers, expressed as the expanded uncertainty having a coverage probability of approximately 95%.

TRAZABILIDAD

La trazabilidad actual de los patrones del primer nivel metrológico del Laboratorio está asegurada principalmente mediante las calibraciones de :

  1. "Banco de imanes permanentes patrones" calibrados en el Physikalish - Technische Bundesanstalt (PTB) de Alemania.
Banco de Imanes
Bobinas de Helmholtz
  1. Bobinas de Helmholtz calibradas en el Physikalish - Technische Bundesanstalt (PTB) de Alemania
  1. Chapas de referencia para el marco de Epstein, calibradas en el Laboratoire Central des Industries Électriques (LCIE) de Francia, así como materiales de diferentes características magnéticas calibrados en el Physikalish-Technische Bundesanstalt (PTB) de Alemania.
Chapas de referencia
aparatos calibrados en el LCOE
  1. Inductancias mutuas y otros aparatos de referencia, tales como vatímetros, multímetros, etc., calibrados en el Laboratorio Central oficial de Electrotécnica (LCOE) de Madrid.

Además el laboratorio cuenta con un equipo para la medida de la inducción magnética basado en la "Resonancia Magnética Nuclear (RMN)", utilizado por los laboratorios de calibración más prestigiosos como instrumento de referencia absoluta, siendo validadas sus medidas, exclusivamente, mediante intercomparaciones entre equipos similares. El campo de medida de este equipo va desde 79 mT a 1,83 T con una precisión absoluta de 5 ppm.

ACTIVIDADES DEL LABORATORIO

"La calibración es el conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medida y los valores correspondientes de esa magnitud dados por patrones"

  1. CALIBRACIÓN

  • Calibración de equipos utilizados para la medida de campos magnéticos.

Calibración de un gausímetro de efecto Hall utilizando una bobina Helmholtz de referencia (o viceversa).Debido a la gran variedad de patrones de campo magnético, sea a través de imanes permanentes o a través de bobinas de Helmholtz, el laboratorio puede calibrar todo tipo de instrumentos utilizados en la medida de campos magnéticos producidos por corriente continua o por corriente alterna, tales como gausímetros de efecto Hall, magnetómetros, etc.

  • Calibración de imanes permanentes y bobinas de helmholtz.

El laboratorio dispone de modernos instrumentos, tales como gausímetros de efecto Hall, fluxímetros digitales, etc., para la realización de dichas calibraciones.

En la foto se ve la Calibración de un imán permanente utilizando un fluxímetro con sonda bobinada (o viceversa).

EJEMPLOS DE CALIBRACIÓN
  • Fluxímetros
  • Sondas bobinadas
  • Gausímetros
  • Sondas de efecto Hall
  • Inductancias mútuas
  • Bobinas
  • Medidor de Pérdidas en el hierro
  • Imanes permanentes
  • Electroimanes
  • Entrehierros de máquinas
PLAZOS DE CALIBRACIÓN

En la mayoría de los casos el tiempo que un instrumento tiene que estar depositado para su calibración en el Laboratorio es de 1 semana. Este tiempo puede acortarse cuando, previamente, se establece un acuerdo entre el solicitante y el Laboratorio pueda realizar la calibración en un día concreto.

DOCUMENTO DE CALIBRACIÓN

Documento final que certifica una calibración.

Generalmente, se expide certificación de los resultados de las medidas realizadas en la calibración. Cuando se trata de la calibración de instrumentos, de materiales o elementos de referencia comprendidos dentro del ámbito de la acreditación otorgada al Laboratorio por ENAC, el documento se extiende en impreso con formato de ENAC. En otros casos, el impreso corresponde al Laboratorio de Medidas Magnéticas de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid. Aún cuando no es habitual, los certificados pueden extenderse acompañados de una traducción literal en otro idioma (francés, inglés, alemán, ....) con el complemento de precio correspondiente que, las más de las veces, es un gasto extra importante.

  1. CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES FERROMAGNÉTICOS

aparatos y Marco de EpsteinEl laboratorio cuenta con la instrumentación completa (vatímetros, voltímetros de verdadero valor eficaz, valor medio, etc.) para utilizar el marco de Epstein en la determinación de las pérdidas en el hierro (W/kg), así como en la determinación de la primera curva de imanación en corriente alterna (c.a.) de chapas ferromagnéticas (sean estas de grano orientado o no). Para ello es necesario disponer como mínimo de 2 Kg de chapa. La foto muestra el conjunto de aparatos utilizados con el marco de Epstein, con las chapas alojadas en el interior del mismo.

Medidor digital de pérdidas en el hierroEn caso de que el cliente, no disponga de suficiente muestra de chapa, también es posible determinar las pérdidas en el hierro (W/kg), utilizando un moderno equipo digital con unas sondas especiales que necesitarían tan solo una muestra de chapa de 10 x 10 cm., como la que se ve en la imágen.

Se dispone de modernos equipos para determinar las características magnéticas de cualquier material ferromagnético, sea este de baja fuerza coercitiva utilizando el Remagraph o de alta fuerza coercitiva utilizando el Permagraph. Estas características son: Gráfica obtenida con el Remagraphfuerza coercitiva, inducción remanente, inducción de saturación, permeabilidad, ciclo de histéresis, etc. En las imágenes vemos el Remagraph y el magnetizador y el tipo de gráficas que se obtienen con dicho equipo.

  1. MEDICIONES DE CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

Otra de nuestras actividades es la medición de campos eletromagnéticos. Cada vez es más frecuente la medida de dichos valores en el "ambiente" de locales científicos, industriales, médicos, de protección o seguridad, de metrología, etc., debido a la perturbación de los mismos, sobre otros equipos funcionando dentro de este ambiente o sobre las personas que en él trabajan. El Laboratorio posee amplia experiencia en la medida y el apantallamiento de estos campos electromagnéticos. Para realizar esta tarea se emplean programas de cálculo de campos magnéticos, basados en el Método de Elementos Finitos (MEF), así como los sistemas de apantallamiento adecuados, determinando los materiales y la disposición de los mismos para alcanzar la atenuación necesaria del campo electromagnético perturbador.

Cabe destacar la medida y apantallamiento de emplazamientos próximos a líneas aéreas de A.T., subestaciones A.T./M.T., centros de transformación, distribuciones eléctricas de alta intensidad, etc. Para la medida de estos campos magnéticos el Laboratorio dispone de fluxímetros capaces de determinar el valor del campo magnético según las tres direcciones (x,y,z) y poder identificar con exactitud la fuente de donde proviene dicho campo. Estos equipos disponen de un rango de medida desde los nT hasta los mT, con una gran precisión y con la posibilidad de realizar medidas automáticamente durante varios días con un análisis posterior de las mismas. Estos trabajos exigen medidas que son realizadas, en la mayoría de los casos, en locales externos al propio Laboratorio y necesitan además un análisis exhaustivo para el estudio de los sistemas de apantallamiento, por lo que se realizan siempre con base en un presupuesto previo.