EMPRESA NACIONAL DE AERONAUTICAENAER – CHILE

LABORATORIO CUSTODIO LABORATORIO CUSTODIO PATRONES NACIONALESPATRONES NACIONALES

MAGNITUDMAGNITUD-- HUMEDAD HUMEDAD

PARA CHILEPARA CHILE

¿¿CCóómo Asegurar la Humedad en las mo Asegurar la Humedad en las mediciones, ensayos de Laboratorios mediciones, ensayos de Laboratorios

y en el Control de los Alimentos?y en el Control de los Alimentos?

Para entender el Para entender el alcance y por ende la alcance y por ende la

importancia de la importancia de la variable humedad, variable humedad,

exponemos exponemos brevemente un brevemente un

resumen de resumen de aplicaciones de aplicaciones de

control y medicicontrol y medicióón de n de la humedadla humedad

Confort humano (ambientación)

Para nadie es un misterio que ante Para nadie es un misterio que ante la presencia de un alto porcentaje la presencia de un alto porcentaje de HR, nos comenzamos a de HR, nos comenzamos a sentir incsentir incóómodos, sin embargo, el modos, sin embargo, el alto costo de ambientacialto costo de ambientacióón no n no es abordable por una familia es abordable por una familia normal, porque esta aplicacinormal, porque esta aplicacióón n existe a nivel de servicios, que es existe a nivel de servicios, que es brindado por empresas del rubro del brindado por empresas del rubro del turismo (hoteles, aviones, oficinas y turismo (hoteles, aviones, oficinas y cines).cines).--

INDUSTRIA TEXTIL, PAPELERA Y DE PIELES

Como la humedad altera la estructura de ciertas fibras y tejidos, esto afecta la calidad del producto elaborado. Por ello es muy común apreciar la aplicación de sistemas de regulación de humedad en industrias relacionadas con estos productos.

Industria alimentariaIndustria alimentaria

La mayorLa mayoríía de los alimento contienen o son a de los alimento contienen o son preparados con grandes cantidades de agua, la preparados con grandes cantidades de agua, la regulaciregulacióón del monto de liquido presente es vital n del monto de liquido presente es vital para lograr un producto optimo y normalizado. para lograr un producto optimo y normalizado.

Las aplicaciones mas frecuentes son:Las aplicaciones mas frecuentes son:DeshidrataciDeshidratacióón (frutas, pastas, cafn (frutas, pastas, caféé, sopas, etc.,);, sopas, etc.,);

RefrigeraciRefrigeracióón de frutas y carnes n de frutas y carnes ConservaciConservacióón de vinos finos.n de vinos finos.

INDUSTRIA FARMACÉUTICA

Los medicamentos son elaborados bajo estrictas medidas deLos medicamentos son elaborados bajo estrictas medidas de calidad, en ello la calidad, en ello la humedad juega un rol importante, dado a que se emplea el uso de humedad juega un rol importante, dado a que se emplea el uso de agua en la agua en la fabricacifabricacióón de muchos medicamentos, ademn de muchos medicamentos, ademáás de existir algunos procedimientos en s de existir algunos procedimientos en que la presencia de agua no es deseada.que la presencia de agua no es deseada.

METROLOGÍA

Es quizEs quizáás la aplicacis la aplicacióón mn máás coms comúún, o mn, o máás conocida, de estos sensores. La s conocida, de estos sensores. La humedad es una de las variables fundamentales en el estudio de lhumedad es una de las variables fundamentales en el estudio de la metrologa metrologíía y por a y por ello es necesario contar con medidores muy exactos para poder lello es necesario contar con medidores muy exactos para poder llevar registros o levar registros o realizar investigacirealizar investigacióón cientn cientíífica.fica.--

Industria Química

Se aplican en cultivos de bacterias, para estudiar su comportamiento ante los antibióticos, esto es realizado bajo condiciones de climatización extrema, en donde el control de humedad es fundamental.

Conservación y almacenamiento

Como ya se ha enunciado antes, la humedad altera las propiedades físicas, químicas y biológicas de una infinidad de materiales, sustancias u organismos. Por ello es una variable medida y controlada, especialmente en bodegas de almacenamiento (de largos periodos de tiempos), con el fin de evitar el deterioro de las especies afectadas. Es muy común emplear este tipo de sensores en la conservación de obras de arte (pinturas, esculturas y libros).

ELECTRÓNICA Y SEMICONDUCTORES

Las descargas elLas descargas elééctricas ctricas ““ESDESD”” (Electrostatic Discharge) tienen un efecto destructor en (Electrostatic Discharge) tienen un efecto destructor en circuitos electrcircuitos electróónicos. La cantidad de energnicos. La cantidad de energíía transferida depende del medio ambiente en que a transferida depende del medio ambiente en que ocurre: humedad relativa, temperatura, impurezas en el aire, disocurre: humedad relativa, temperatura, impurezas en el aire, distancia entre los cuerpos, etc.tancia entre los cuerpos, etc.

Cuartos Limpios: Muchos procesos de producciCuartos Limpios: Muchos procesos de produccióón de microelectrn de microelectróónica se realizan en cuartos nica se realizan en cuartos limpios. Las partlimpios. Las partíículas son filtradas del aire y las condiciones ambientales contrculas son filtradas del aire y las condiciones ambientales controladas.oladas.

FabricaciFabricacióón de batern de bateríías de litio: El Litio puro es altamente inflamable y ligeramenteas de litio: El Litio puro es altamente inflamable y ligeramente explosivo explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua. El proceso de cuando se expone al aire y especialmente al agua. El proceso de fabricacifabricacióón se realiza en cuartos n se realiza en cuartos secos, donde la temperatura de punto de rocsecos, donde la temperatura de punto de rocíío es to es tíípicamente picamente --4040ººC o menor.C o menor.

NEUMNEUMÁÁTICATICAAire comprimido: Es ampliamente utilizado en el funcioAire comprimido: Es ampliamente utilizado en el funcionamiento de maquinarias, vnamiento de maquinarias, váálvulas lvulas

neumneumááticas, etc. Niveles incorrectos de humedad pueden afectar a los ticas, etc. Niveles incorrectos de humedad pueden afectar a los equipos y procesos.equipos y procesos.

CONSTRUCCICONSTRUCCIÓÓNNEl curado del concreto por inundaciEl curado del concreto por inundacióón de agua se logra cubrin de agua se logra cubriééndolo con mantas hndolo con mantas húúmedas o medas o rocirociáándoles compuestos de curado, durante un mndoles compuestos de curado, durante un míínimo de 3 a 7 dnimo de 3 a 7 díías. El curado a altos valores de as. El curado a altos valores de humedad es un paso importante para alcanzar una losa de alta calhumedad es un paso importante para alcanzar una losa de alta calidad con una reducida idad con una reducida transmisitransmisióón de humedad.n de humedad.La humedad de la losa de concreto (hormigLa humedad de la losa de concreto (hormigóón) puede causar problemas con la adherencia de los n) puede causar problemas con la adherencia de los materiales que recubren el piso, tales como losetas, laminas de materiales que recubren el piso, tales como losetas, laminas de piso, o alfombras y tambipiso, o alfombras y tambiéén n pueden provocar fallas de adherencia o de falta de respiracipueden provocar fallas de adherencia o de falta de respiracióón de los recubrimientos de piso.n de los recubrimientos de piso.Control de secado y por consiguiente de la humedad de la madera Control de secado y por consiguiente de la humedad de la madera utilizada en la construcciutilizada en la construccióón.n.

PROPUESTA PARA ATENDER LA PROBLEMPROPUESTA PARA ATENDER LA PROBLEMÁÁTICA DE LA MEDICITICA DE LA MEDICIÓÓN DE N DE HUMEDAD EN CHILE.HUMEDAD EN CHILE.

En Chile, la mediciEn Chile, la medicióón de humedad en gases, granos y sn de humedad en gases, granos y sóólidos se ha atendido lidos se ha atendido aisladamente en algunos sectores, sin embargo, persistaisladamente en algunos sectores, sin embargo, persistíía la necesidad de:a la necesidad de:

Contar con un patrContar con un patróón nacional que dn nacional que déé trazabilidad a este tipo de mediciones.trazabilidad a este tipo de mediciones.

Desarrollar y difundir las normas que contribuyan a lograrDesarrollar y difundir las normas que contribuyan a lograr la uniformidad entre la uniformidad entre los mlos méétodos y equipos de medicitodos y equipos de medicióón.n.

Apoyar en el establecimiento de laboratorios secundarios dApoyar en el establecimiento de laboratorios secundarios de calibracie calibracióón que n que satisfagan las necesidades de calibracisatisfagan las necesidades de calibracióón existentes.n existentes.

El Ministerio de Agricultura a travEl Ministerio de Agricultura a travéés de recursos financieros de Proyecto FIA s de recursos financieros de Proyecto FIA determina incrementar la Red Nacional de Metrologdetermina incrementar la Red Nacional de Metrologíía existente en el Paa existente en el Paíís a una s a una nueva Magnitud y encarga a INN iniciar el Proyecto, mediante el nueva Magnitud y encarga a INN iniciar el Proyecto, mediante el cual se asigna cual se asigna a ENAER como Laboratorio de Referencia para Humedad.a ENAER como Laboratorio de Referencia para Humedad.

En esta exposiciEn esta exposicióón se describe el plan de desarrollo n se describe el plan de desarrollo que propone el Laboratorio de Humedad de ENAER, que propone el Laboratorio de Humedad de ENAER, para atender las demandas existentes referentes al para atender las demandas existentes referentes al establecimiento de patrones de mediciestablecimiento de patrones de medicióón y la atencin y la atencióón n de las necesidades de los servicios de calibracide las necesidades de los servicios de calibracióón, n, trazabilidad, entre otras.trazabilidad, entre otras.

El delineamiento Proyectado para el Laboratorio en El delineamiento Proyectado para el Laboratorio en formaciformacióón consiste en implementar Patrones de n consiste en implementar Patrones de Referencia para:Referencia para:

Humedad relativa y temperatura del aire y gases.Humedad relativa y temperatura del aire y gases.Humedad en Granos.Humedad en Granos.Humedad en sHumedad en sóólidos.lidos.

HUMEDAD DEL AIRE Y GASES HUMEDAD SOLIDOS HUMEDAD EN GRANOS

METODO PRIMARIO

(GRAVIMETRICO )

METODOS SECUNDARIOS

(SIMULACION ELECTRICA)

METODO PRIMARIO

(GRAVIMETRICO)

METODO SECUNDARIOS

GENERADOR ENAERPUNTO ROCIO (GE -SENSING)

RTD (ENAER)MULTIMETRO

METODO PRIMARIO(GENERADOR PUNTO ROCIO)

METODO SECUNDARIOS(CAMARA -SENSOR)

CAMARA T°- HUMEDADSALES PUNTOS FIJOS

SENSOR TRABAJOHIGROMETROS

COMPARADOR MASASMASASESTUFA

SENSORES TEMPERATURADATA LOGGER

DECADA RESISTIVADECADA CAPACITORES

MULTIMETROPATRONES MEDICIONABSORCION ATOMICA

EQUIPOS MICROONDAS

COMPARADOR MASASMASASESTUFA

SENSORES TEMPERATURA

DATA LOGGER

Equipos INFRARROJOSEQUIPOS CAPACITIVOEQUIPO ULTRASONIDOABSORCION ATOMICA

EQUIPOS MICROONDAS

EQUIPO AUXILIAR PARA CONTRASTAR, CALIBRAR, CHEQUEAR SENSORES

HUMEDAD, TEMPERATURA, FLUJO (BANCO DE PRUEBAS)

EQUIPO DATA LOGGER PARA CALIBRAR CAMARAS Y

SENSORES INDUSTRIALES

EQUIPO DATA LOGGER PARA CALIBRAR CAMARAS

MASAS PARA CALIBRAR BALANZA

Equipos Para ef ectuar Pruebas y Contrstar

resultados con equipo de Cliente

ESQUEMA JERARQUICO DE METODOS PARA DETERMINAR HUMEDAD

Humedad en GasesHumedad en Gases

Este laboratorio de Referencia mantiene el PatrEste laboratorio de Referencia mantiene el Patróón n Nacional de Humedad ( ENAER), el cual comprende Nacional de Humedad ( ENAER), el cual comprende las magnitudes de humedad relativa y temperatura de las magnitudes de humedad relativa y temperatura de punto de rocpunto de rocíío. o.

Unidad: Humedad relativa (% HR),Temperatura de punto de rocUnidad: Humedad relativa (% HR),Temperatura de punto de rocíío (o (°°C)C)GeneraciGeneracióón: Se consigue mediante un generador de humedad que opera siguien: Se consigue mediante un generador de humedad que opera siguiendo el principio ndo el principio fundamental de dos presiones, esto permite la medicifundamental de dos presiones, esto permite la medicióón de humedad en gases.n de humedad en gases.Alcance: 10% HR a 95% HR; 0Alcance: 10% HR a 95% HR; 0°°C a 64C a 64°°C en temperatura de punto de rocC en temperatura de punto de rocííooIncertidumbre: Incertidumbre: ++ 0.2% HR a 0.2% HR a ++ 1.5% HR; 1.5% HR; ++ 0.080.08°°C en temperatura de punto de rocC en temperatura de punto de rocíío (k=2, con un o (k=2, con un nivel de confianza de aproximadamente 95%).nivel de confianza de aproximadamente 95%).

Equipo Generador de Temperatura y Humedad Relativa

Medidor de Punto de Rocío

DESCRIPCIDESCRIPCIÓÓNN

El PatrEl Patróón Nacional de Humedad. Esta descrito por las magnitudes de humedn Nacional de Humedad. Esta descrito por las magnitudes de humedad relativa y ad relativa y temperatura de punto de roctemperatura de punto de rocíío. Se realiza mediante un generador de humedad que opera siguieno. Se realiza mediante un generador de humedad que opera siguiendo do el principio fundamental de dos presiones. Este principio consisel principio fundamental de dos presiones. Este principio consiste en hacer circular aire seco a alta te en hacer circular aire seco a alta presipresióón (aproximadamente 1.5 MPa) en un saturador, el cual se encuentrn (aproximadamente 1.5 MPa) en un saturador, el cual se encuentra a temperatura y presia a temperatura y presióón n controlada, posteriormente el aire saturado pasa a travcontrolada, posteriormente el aire saturado pasa a travéés de una vs de una váálvula de expansilvula de expansióón, la cual n, la cual reduce su presireduce su presióón del aire hasta aproximadamente la presin del aire hasta aproximadamente la presióón atmosfn atmosféérica. Finalmente el aire se rica. Finalmente el aire se circula hacia una ccircula hacia una cáámara de prueba. Las mediciones de presimara de prueba. Las mediciones de presióón y temperatura, tanto del saturador n y temperatura, tanto del saturador como en la ccomo en la cáámara, permiten determinar, usando relaciones de gases ideales, emara, permiten determinar, usando relaciones de gases ideales, el contenido de l contenido de vapor de agua que contiene el aire en la cvapor de agua que contiene el aire en la cáámara de prueba. La cantidad de vapor de agua presente mara de prueba. La cantidad de vapor de agua presente en la cen la cáámara puede expresarse como humedad relativa o temperatura de punmara puede expresarse como humedad relativa o temperatura de punto de rocto de rocíío.o.

APLICACIAPLICACIÓÓNN

El patrEl patróón nacional de humedad se ha establecido con el fin de dar trazabn nacional de humedad se ha establecido con el fin de dar trazabilidad a las mediciones de ilidad a las mediciones de humedad que se realizan en el pahumedad que se realizan en el paíís.s.La humedad junto con la presiLa humedad junto con la presióón y la temperatura son de las magnitudes mayormente medidas y n y la temperatura son de las magnitudes mayormente medidas y controladas en la industria, controladas en la industria, El principio con el que opera este sistema de humedad, lo hace tEl principio con el que opera este sistema de humedad, lo hace totalmente confiable y compatible otalmente confiable y compatible con patrones de otros pacon patrones de otros paííses.ses.

Patrón Nacional de Humedad

Termohigrómetros

MedidoresDe puntoDe rocío

Sensores resistivos

Psicrómetros

Higrotermógrafos

Sensorescapacitivos

PatrPatróón Secundario.n Secundario.Para Calibrar equipos de menor exactitud se implementó una cámara Generadora de Humedad que permitirá calibrar los equipos de la Industria, a través del esquema adjunto:

Cámara Generadora de Humedad para Calibrar equipos de la IndustriaNacional.

HUMEDAD EN GRANOS.HUMEDAD EN GRANOS.--1.1.--INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNNEl contenido de humedad en un material se puede entender como laEl contenido de humedad en un material se puede entender como la cantidad de agua presente cantidad de agua presente en en ééste y determina en gran parte las propiedades de materiales comoste y determina en gran parte las propiedades de materiales como: alimentos, granos, : alimentos, granos, cereales, harinas, materiales para la construccicereales, harinas, materiales para la construccióón, madera, azn, madera, azúúcar, etc. Estas propiedades car, etc. Estas propiedades afectan, entre otras, la calidad, textura, sabor, resistencia y afectan, entre otras, la calidad, textura, sabor, resistencia y durabilidad, razdurabilidad, razóón por la cual es n por la cual es necesario contar con instrumentos que permitan hacer mediciones necesario contar con instrumentos que permitan hacer mediciones confiables de su contenido de confiables de su contenido de humedad.humedad.

2.2.--LA IMPORTANCIA DE LA MEDICILA IMPORTANCIA DE LA MEDICIÓÓN DE HUMEDAD EN GRANOSN DE HUMEDAD EN GRANOS

La mediciLa medicióón de humedad en granos es de gran importancia a nivel internacion de humedad en granos es de gran importancia a nivel internacional por su impacto nal por su impacto econeconóómico, prueba de ello son los datos presentados para el arroz, unmico, prueba de ello son los datos presentados para el arroz, uno de los principales granos o de los principales granos que se producen en el mundo.que se producen en el mundo.Para una carga de 25000 toneladas de grano que contiene 14% de hPara una carga de 25000 toneladas de grano que contiene 14% de humedad le corresponde umedad le corresponde 3500 toneladas de agua. En 13.5% de humedad el contenido de agua3500 toneladas de agua. En 13.5% de humedad el contenido de agua equivaldrequivaldríía a 3375 a a 3375 toneladas. Si el precio comercial de 1 kg. de arroz es de aproxitoneladas. Si el precio comercial de 1 kg. de arroz es de aproximadamente U$ 0.60 (dmadamente U$ 0.60 (dóólar lar americanos), el costo (ganancia americanos), el costo (ganancia óó ppéérdida), por la diferencia obtenida de 0.5% de error de rdida), por la diferencia obtenida de 0.5% de error de humedad es de $75000 USD.humedad es de $75000 USD.

Este problema se puede presentar en las transacciones comercialeEste problema se puede presentar en las transacciones comerciales debido a que los s debido a que los instrumentos comerciales existentes, en su mayorinstrumentos comerciales existentes, en su mayoríía, tiene errores de medicia, tiene errores de medicióón en ese orden de n en ese orden de magnitud.magnitud.

ImplementaciImplementacióón de un sistema de medicin de un sistema de medicióón de humedad basado n de humedad basado en el men el méétodo Gravimtodo Gravimèètrico para granos y materiales strico para granos y materiales sóólidos.lidos.

Estufa de Secado de Muestras Comparadora de Masas Masas Patrones

Desecador

ImplementaciImplementacióón de un sistema de referencia de medicin de un sistema de referencia de medicióón de humedad n de humedad en granos basado en el men granos basado en el méétodo de capacitancia eltodo de capacitancia elééctrica empleando ctrica empleando

un equipo comercial.un equipo comercial.--

Humedad en SHumedad en SóólidoslidosEn este laboratorio se realizan actividades enfocadas a dar la En este laboratorio se realizan actividades enfocadas a dar la trazabilidad a las mediciones de contenido de humedad en strazabilidad a las mediciones de contenido de humedad en sóólidos lidos que se realizan en el paque se realizan en el paíís.s.

Entre las actividades que se realizan actualmente se identificanEntre las actividades que se realizan actualmente se identifican las las siguientes:siguientes:-- ImplementaciImplementacióón de un sistema de referencia de medicin de un sistema de referencia de medicióón de n de

humedad en shumedad en sóólidos basado en el mlidos basado en el méétodo de capacitancia todo de capacitancia elelééctrica empleando un equipo comercial.ctrica empleando un equipo comercial.--

-- ImplementaciImplementacióón de un sistema de medicin de un sistema de medicióón de humedad basado n de humedad basado en el men el méétodo gravimtodo gravimèètrico para materiales strico para materiales sóólidos.lidos.

-- Estudio de un sistema para acondicionamiento del contenido de Estudio de un sistema para acondicionamiento del contenido de humedad de muestras con la thumedad de muestras con la téécnica de soluciones saturadas de cnica de soluciones saturadas de sales.sales.

ImplementaciImplementacióón de un sistema de medicin de un sistema de medicióón de humedad basado en n de humedad basado en el mel méétodo Gravimtodo Graviméétrico para materiales strico para materiales sóólidos.lidos.

Estufa de Secado de Muestras Comparadora de Masas

y Masas Patrones

Desecador

En la actualidad, a nivel internacional el campo de mediciEn la actualidad, a nivel internacional el campo de medicióón de humedad n de humedad en sen sóólidos ha sido atendido por medio del desarrollo de patrones de lidos ha sido atendido por medio del desarrollo de patrones de medicimedicióón confiables, y es respaldo por un nn confiables, y es respaldo por un núúmero extenso de instrumentos mero extenso de instrumentos comerciales para distintas aplicaciones de medicicomerciales para distintas aplicaciones de medicióón.n.

ImplementaciImplementacióón de un sistema de referencia de medicin de un sistema de referencia de medicióón de n de humedad en shumedad en sóólidos basado en el mlidos basado en el méétodo de todo de

capacitancia elcapacitancia elééctrica empleando un equipo comercial.ctrica empleando un equipo comercial.--

Equipo medidor de Humedad Patrones de Resistencia de sólidos y capacitancia