curso-pequeos-volumenes-2017-07-editado.pptx

LABORATORIO DE VOLUMEN
SUBDIRECCIÓN DE METROLOGÍA FÍSICA
Ing. Stivinson Córdoba Sanchez

Pequeños Volúmenes
Proporcionar herramientas teórico
practicas para la calibración de
instrumentos de medición de
pequeños y micro volúmenes
empleando el método
Gravimétrico
Objetivo

Contenido del Curso
• Campos de aplicación y Conceptos básicos de metrología aplicable en
volumen
• Instrumentos de medición y recomendaciones para su cuidado
• Clases de instrumentos
• Normatividad
• marcas e inscripciones de instrumentos volumétrico
• Errores en la medición
• Recomendaciones para la medición y análisis de meniscos
• Protocolos de calibración de instrumentos de medición de acuerdo a las
guías de referencia:
• Chequeo del instrumento de pesaje
• Cálculo de la densidad del agua (Ecuación Tanaka) y cálculo de la
densidad del aire (Ecuación OIML R-111-1)

Contenido del Curso
gravimétrico para calibración de instrumentos de Vidrio y
de pistón basados en las guías Internacionales ISO 4787 , ISO
• Método
Pipetas
8655
• Descripción de las características de los certificados de calibración e
importancia de los mismos en laboratorios e industria
• Estimación de incertidumbre de medición empleando como referencia el
protocolo descrito en la guía Euramet cg-19 para material de vidrio y DKD-
R_8-1 para pipetas de pistón operadas con cabina de aire

Contenido del Curso
ACTIVIDADES PRÁCTICAS:
• Determinación de la densidad del agua y del aire, mediante mediciones
reales de las condiciones de calibración (condiciones ambientales y fluido
de trabajo)
• Chequeo de instrumentos de pesaje
• Secuencia de actividades para la calibración de instrumentos para
contener: balones aforados y Probetas, lectura de meniscos
• Calibración de Instrumentos de Vidrio para Suministrar y Pipetas de pistón
lectura de meniscos
• Estimación de incertidumbre del método gravimétrico

Conceptos Básicos
Donde X, Y y Z son coordenadas cartesianas
Volumen :
Porción de espacio que ocupa un cuerpo
Según el Sistema Internacional de
unidades SI
1
metro

Conceptos Básicos
Capacidad:
Volumen que puede contener o suministrar
un instrumento
Flujo:
Volumen de fluido que pasa a través de la
sección transversal de un ducto en la unidad
de tiempo

Conceptos Básicos
Error de Medida (VIM 2.16)
Diferencia entre un valor medido de una magnitud y un
valor de referencia.
Error Sistemático de Medida (VIM 2.17)
Componente del error de medida que, en mediciones
repetidas, permanece constante o varia de manera
predecible.
Error Aleatorio de Medida (VIM 2.19)
Componente del error de medida que, en mediciones
repetidas, varia de manera impredecible.

Trazabilidad
propiedad de un resultado de
medida, por la cual ese resultado
puede relacionarse con una
referencia mediante una cadena
ininterrumpida y documentada de
calibraciones, cada una de las
cuales contribuye a la
incertidumbre de medida
•Ref vim 2.41 (6.10)
Laboratorios
primarios
Laboratorios
Secundarios
Industria
Consumidor

Valor Nominal
• Valor redondeado de una
magnitud característica de
un instrumento o sistema de
medida
• sirve de guía para su
utilización apropiada.
Ref vim 4.6 (5.3)
• Llamado también volumen
nominal
• Hace referencia a la
marcación de la
capacidad presente en la
escala de medición

Escala
Escala: Conjunto ordenado de marcas,
con una numeración asociada, que
forma parte de un dispositivo indicador
de un instrumento de medición.
División de escala: Diferencia entre
los valores correspondientes a dos
trazos sucesivos, la división se expresa
en las unidades marcadas sobre la
escala, cualquiera que sea la unidad
del mensurando.
Resolución: Mínima variación de la
magnitud medida que da lugar a una
variación perceptible de la indicación
correspondiente
www.directindustry.es
www.directindustry.es346
www.reiss-laborbedarf.de

Ajuste
Conjunto de operaciones
realizadas sobre un sistema de
medida para que proporcione
indicaciones prescritas,
correspondientes a valores
dados de la magnitud a medir.
Ref. VIM 3.11 (4.30)
Es el proceso mediante el cual se lleva a un instrumento al mejor
estado de exactitud posible.
En el caso de la magnitud volumen, el ajuste se realiza desplazando una
escala o efectuando nuevos trazos de graduación
www.ddbiolab.com
www.socorex.com

Unidades de medida de la magnitud volumen-SI
metro cúbico m3
decímetro cúbico dm3 = Litro L
centímetro cúbico cm3 = mililitro mL
milímetro cúbico mm3 = micro Litro μL
Unidad en otro sistema
Equivalencia con
unidades del SI
1 galón líquido(USA) (gal) 3.785412 L
1 pulgada cúbica (in3 ) 16.38706 mL
1 pie cúbico (ft3) 28.316 85 L
1 barril (bbl) 42 galones (USA) 158.9873 L
1 onza líquida (fl-onz) 29.57353 mL

www.icm-calidad.com
Calibración
• Operación que bajo condiciones
especificadas
• Primera etapa: relación entre los
valores y sus incertidumbres de
medida asociadas, obtenidas a partir
de los patrones de medida,
• Segunda
información
etapa:
para
relación que permita obtener
utiliza esta
establecer una
un
resultado de medida a partir de una
indicación
Ref vim 2.41 (6.10)
Patrón
ww
+
w.instu
rumet.mx
Instrumento
bajo
Calibración
Error y/o
Corrección
+ u

Clasificación de recipientes volumétricos
CapacidadCapacida
E
dxacE
tx
ia
tc
u
tit
d
ud o
o Clas
Cl
e
ase
F
F
oo
rm
ra
m
dea deFunción yFunción y
O
O
p
p
era
e
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ción
calibració
c
n
alibración

16
Capacidad
E
P
xa
e
ct
q
itu
ud
eo
ñosFo
V
rm
o
alú
de
menF
e
us
nción y
Clase Operación calibración
www.cromlab.es
diprolabcostarica.com
reggas.com
Por su capacidad
a) Micro-volúmenes: 1 μL a 1 mL
b) Pequeños Volúmenes: 1 mL a 2 000 mL
c) Grandes volúmenes: > 2 000 mL

17
Capacidad
E
P
xa
e
ct
q
itu
ud
eo
ñosFo
V
rm
o
alú
de
menF
e
us
nción y
Por su exactitud
Clase A.- mayor exactitud. Fabricados
en materiales con bajo coeficiente de
expansión térmica .
Clase B.- menor exactitud. El error
máximo permitido para los Instrumentos
de clase B, es el doble con respecto a los
de clase A. coeficiente de expansión
relativamente grandes
www.uv.es www.quiminet.com

Clasificación de acuerdo a las normas
Instrumento
volumétrico
Pipetas aforadas
ISO 648:2008
Pipetas Graduadas
ISO 835:2007
Balones Aforados
ISO 1042:1998
Probetas
ISO 4788:2005
Buretas
ISO 385:2005
Clase A B A B A B A B A B
VOLUMEN ERRORES MÁXIMOS PERMITIDOS (± mL)
1 mL 0,008 0,015 0,006 0,01 0,01 0,02
2mL 0,01 0,02 0,01 0,02 0,01 0,02
5 mL 0,015 0,03 0,03 0,05 0,025 0,05 0,1 0,01 0,01
10 mL 0,02 0,04 0,05 0,1 0,025 0,05 0,2 0,02 0,05
20 mL 0,03 0,06
25 mL 0,03 0,06 0,1 0,2 0,04 0,08 0,5 0,03 0,05
50 mL 0,05 0,1 0,06 0,12 1 0,05 0,1
100 mL 0,08 0,15 0,10 0,20 1 0,1 0,2
200 mL 0,1 0,2 0,15 0,30
250 mL 0,15 0,50 2
500 mL 0,25 0,80 5
1000 mL 0,40 1,20 10
2000 mL 0,60 20

Contener
(IN)
• La cantidad de líquido
contenida corresponde al
volumen impreso sobre el
instrumento,
• Ej: balones aforados,
probetas graduadas,
picnómetros
• Influencias: Temperatura
Suministrar
(EX)
• La cantidad de líquido
vertido, corresponde al
volumen impreso en el
instrumento volumétrico,
• Ej: Pipetas graduadas y
aforadas, RVM
• Influencias: Temperatura,
tensión superficial, viscosidad
y tiempo de escurrido
Por su tipo de ajuste
Capacidad
E
P
xa
e
ct
q
itu
ud
eo
ñosFo
V
rm
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alú
de
menF
e
us
nción y

• Recipientes de vidrio
tradicionales.
• El volumen se ajusta a una
marca graduada inamovible.
• Se calibran de acuerdo a ISO
4787
• Ej: Pipetas, buretas, matraces
Operación
manual
• El pistón operado manual, eléctrica,
neumática o hidráulicamente.
ser indicado
por medios
• El volumen puede
mecánicamente o
electrónicos.
• Se calibran de acuerdo a ISO 8655-6
• Ej Buretas, dosificadores, pipetas de
pistón
Operación con
pistón
Por su forma de operación
Capacidad
P
Ex
e
ac
q
titu
ud
e
oños Fo
V
rm
o
ald
ú
e menF
e
un
s
ción y

Normatividad Aplicable Para Instrumentos Volumétricos
NORMA NOMBRE OBSERVACIONES
ISO 4787:2010
Laboratory glassware --
Volumetric instruments
-- Methods for testing
of capacity and for use
Procedimiento para la calibración de
instrumentos de vidrio por el método
gravimétrico
ISO
1042: 1998
Laboratory glassware --
One-mark volumetric
flasks
Calibrados para contener
1 mL a 10L
Cuellos estrecho y anchos
ISO 4788:2005
Laboratory glassware -
Graduated measuring
cylinders
Calibrados para contener o suministrar
5 mL a 2L
Los hay como cilindros para mezcla y
con tapón
es.mt.com
recordq.com
laboratorio-quimico.blogspot.com

ISO
385:2005
Laboratory glassware
Burettes
• Calibradas para suministrar
• Usadas con o sin banda de
lectura
• Existe una cantidad considerable
de diseños
ISO
648:2008
Single-volume
pipettes
• 0,5mL a 100 mL
• Con tiempo de espera, con
soplado
ISO
835:2007
Graduated pipettes
• 0,1 mL a 50 mL
ISO
3507:1999
Pyknometers
• Calibrados en volumen
(contener)
• Empleados para medición de
densidad de líquidos
www.ictsl.net
www.tplaboratorioquimico.com
andyoeml.blogspot.com
www.labcomercial.com

ISO 8655-1
2012
Terminology, general requirements and user
recommendations
Terminología, requisitos generales y
recomendaciones para el usuario.
ISO 8655-2
2002
Piston pipettes
Pipetas de Pistón : con cabina de
aire o desplazamiento positivo
ISO 8655-3
2002
Piston burettes Buretas de pistón
ISO 8655-4
2002
Dilutors Dilusores
ISO 8655-5
2002
Dispensers Dispensadores
ISO 8655-6
2002
Gravimetric methods for the determination
of measurement error
Método gravimétrico para la
determinación del error de
medición
ISO/TR
20461:2000
Determination of uncertainty for volume
measurements made using the gravimetric
method
Determinación de la incertidumbre
para mediciones de volumen por el
método gravimétrico.

MARCACIÓN E INSCRIPCIONES
Fabricante
Clase de exactitud
Normatividad
EMP ± mL
Volumen nominal
Tiempo de espera
División de
escala
T de referencia
EMP ± mL
Fabricante
Volumen nominal
División de escala
Tipo de ajuste
T de referencia
Divisiónde escala
Normatividad
Clase de exactitud
Tipo de ajuste y tiempo de espera
T de referencia
EMP ± mL

Preguntas Frecuentes…
¿Cuáles instrumentos empleo
como patrones volumétricos?
Mejor exactitud y precisión
instrumentosdelaboratorio.org
helsam.com.mx
¿Certificado de
conformidad ?
¿Certificado de
calibración?
Pipetas Volumétricas, Pipetas graduadas, Matraces
Volumétricos, Buretas, Picnómetros

Ajuste y Lectura de Meniscos…
El menisco adopta forma convexa o cóncava, depende de
la fuerza de cohesión y adherencia del líquido

• La mayor fuente
de error
experimental
• Mayor
iluminación
(menisco oscuro y
nítido)
• Uso de mirillas en la Cortesía: LACOMET

Cortesía: LACOMET
Cortesía: ESCUELA ANDINA DE METROLOGÍA 2015

Error relacionado con el ajuste del menisco ISO 4787
Cortesía: LACOMET

MÉTODO GRAVIMÉTRICO
Consistente en la determinación
del volumen mediante una relación
que involucra la densidad y la masa
del líquido suministrado o
contenido por el instrumento.
comúnmente el agua es usada
como método de transferencia por
sus características ampliamente
conocidas
www.laboratorichimiciriuniti.it

MÉTODO GRAVIMÉTRICO
Principio Físico
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo
sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y
hacia arriba igual al peso de fluido desalojado
DENSIDAD: es una propiedad de
carácter intensivo que relaciona
la masa con el volumen que
ocupa.
softwarefisicabachillerato.blogspot.com

MODELO MATEMÁTICO PARA EL CÁLCULO DE LA
CAPACIDAD
𝑽𝟎 = (𝒎𝒘) ∗
𝝆𝒘
𝟏 𝝆𝑨
− 𝝆
∗ 𝟏 −
𝝆
𝑨 𝑩
∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
V0 Capacidad del instrumento sometido a calibración a la
temperatura de referencia.
mw (Ill y Iv) , indicaciones de las pesadas lleno y vacío
respectivamente
ρA Densidad del aire
ρW Densidad del agua
ρB Densidad de las pesas
ϒ Coeficiente de expansión térmica del material
td Temperatura de prueba

MÉTODO GRAVIMÉTRICO -Secuencia de Operaciones
Revisión y limpieza del Instrumento
El instrumento no debe
presentar grietas ni
malformaciones
Se pueden limpiar
manualmente, en un baño de
inmersión o en lavadora
mecánica
la limpieza se debe realizar
con detergentes de baja
alcalinidad a temperaturas
menores de 70°C
No se deben efectuar secados
por encima de 180°C, ni
choques térmicos

Revisión y limpieza del Instrumento
Si el material del recipiente no se encuentra en óptimas
condiciones de limpieza puede distorsionar los meniscos y
provocar errores sensibles en la lectura

MÉTODO GRAVIMÉTRICO - Secuencia de Operaciones - Selección de Equipos
CONDICIONES AMBIENTALES Y TEMPERATURA DEL AGUA
INSTALACIONES ISO 4787 IS0 8655 Guía DKD-R 8-1
Temperatura del
laboratorio (15-30) °C (15-30) °C (20-25) °C
Estabilidad de
temperatura
Local ± 1 °C
Temporal ± 0.5 °C ± 0.5 °C < 0.5 K
Humedad (35-85)% >50 % (45-60) %
Aclimatización del
líquido de prueba* e
instrumento a calibrar
(α)
1 h a 2 h ≥ 1 h ≥ 2 h
*Líquido de prueba: Agua destilada o desionizada grado 3 (ISO 3696)

LIQUIDO DE PRUEBA
ISO 3696:1987 establece 3 niveles de calidad del agua

Instrumentos de medición
INSTRUMENTOS DE
MEDICIÓN
ISO 4787 ISO 8655 Guía DKD-R 8-1
Balanza analítica Capacidad y
dimensiones
adecuadas
Capacidad y
dimensiones
adecuadas
Capacidad y
dimensiones
adecuadas
Termómetro V< 1000 mL: error
de medición ≤ 0.2 °C
V≥ 1000 mL: error
de medición ≤ 0.1 °C
Incertidumbre típica
≤ 0.2 °C
--
Higrómetro Error de medición ≤
5% de HR
≤ 10%
--
Barómetro Error de medición ≤
1 kPa
≤ 0.5 kPa
Resolución: 1hPa

Volumen de calibración
Resolución
(mg)
Desviación
estándar (mg)
Linealidad
(mg)
100 µl > V> 10 ml 0,1 0,2 0,2
10 ml > V > 1000 ml 1 1 2
1000 ml > V > 2500 ml 10 10 20
V > 2500 ml 100 100 200
SELECCIÓN DE LA BALANZA DE TRABAJO
ISO 4787
Para medición de equipos de mayor capacidad se toma como
referencia, 1/10 de la división de escala del equipo a medir

neo-deco.es
todoeskimika.blogspot.com
Habilidades del
observador
(Error de
paralaje)
Limpieza
del Equipo
Calentamiento
por
manipulación
Presencia
de
burbujas
www.directindustry.es
Ajuste del
menisco
MÉTODO GRAVIMÉTRICO - Secuencia de Operaciones – Identificación Errores

• Encender la balanza y dejar que pierda
la inercia mecánica mínimo 30 minutos
• Localizar el botón de calibración
correcta. En la mayoría de ellas, será
uno de los siguientes: "Función" o
"FUN", "CAL", "MODO" o
"CAL/MODO", "LB" o "KG".
• Colocar la prueba correcta o el peso de
calibración en la balanza. Este será el
peso que vino con la balanza, esto en
caso que sea función de ajuste
externo, en caso de ser interno ella lo
realiza automáticamente con la pesa
interna.
MÉTODO GRAVIMÉTRICO - Secuencia de Operaciones
Realizar ajuste propio de la balanza

Pesar el recipiente
vacío (seco) Iv,
tomar nota de ese
valor
Estimar la carga del
recipiente lleno Ill,
(suma del recipiente
vacío y el estimado
del peso agua)
Escoger el
equivalente de las
masas con las pesas
disponibles
Definir carga mínima y máxima de trabajo

Pesar y tomar la indicación
de las masas equivalentes a
la masa del recipiente vacío
Repetir el procedimiento pero
con las masas equivalentes al
recipiente lleno
Realizar chequeo de la balanza

• Registrar las
condiciones
ambientales al
inicio del proceso
de medición.
• (Presión,
Temperatura y
humedad)
• Llenar el
recipiente hasta la
marca de aforo y
vaciarlo
• En caso de
calibración para
contener, registrar
el valor de la masa
del recipiente
vacío seco
• Llenar el
recipiente hasta el
trazo nominal.
• Pesar el recipiente
lleno y tomar la
indicación de la
masa.
Registro Condiciones
ambientales
Humectación de las
paredes
Llenado y ajuste del
menisco
Pesaje
Calibración

• Registrar la
temperatura del
agua en el
centro del
recipiente o en
el agua pesada
• Drenar el
recipiente,
tomar el tiempo
tardado, y
esperar 15
segundos de
escurrido
• Pesar el
recipiente vacío
húmedo y
registrar el valor
de la masa.
• Repetir el
proceso el
numero de
corridas
necesarias
Temperatura
del agua
Drenaje y
escurrido
Pesaje vacío Reiniciar
Calibración

PRÁCTICA DE
LABORATORIO

VOLUMEN TEMPERATURA DE REFERENCIA
VOLUMEN TEMPERATURA DE TRABAJO
MODELO MATEMÁTICO PARA EL CÁLCULO DE LA CAPACIDAD
𝑽𝟎 = (𝒎𝒘) ∗
𝝆𝒘 − 𝝆
𝟏 𝝆𝑨
∗ 𝟏 −
𝝆
𝑨 𝑩
∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
𝑽𝟎 = (𝒎𝒘) ∗
𝝆𝒘
𝟏 𝝆𝑨
− 𝝆
∗ 𝟏 −
𝝆
𝑨 𝑩

FORMULA DEL COMITÉ INTERNACIONAL DE PESAS Y MEDIDAS (CIPM - 1981)
ρa : Densidad del aire
p: Presión
Ma : Masa molar del aire seco
Z : Factor de compresibilidad
T : Temperatura termodinámica usando la ITS-90
Xv : Fracción molar del vapor de agua
Mv : Masa molar del agua
APROXIMACIÓN DE LA FÓRMULA DEL CIPM
ρa : Densidad del aire obtenida en kg/m3
p: Presión dada en mbar o hPa
hr: Humedad relativa expresada en porcentaje %
t: Temperatura del aire expresada en °C
La ecuación tiene una incertidumbre relativa asociada de
2.4 x 10-4 en el intervalo de 600 hPa < P <1100 hPa,
15°C < t <27 °C y 20% < hr < 80%

CÁLCULO DE LA DENSIDAD DEL AIRE
ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE PARA LA APROXIMACIÓN DE LA
FÓRMULA DEL CIPM
APROXIMACIÓN PARA LABORATORIOS SIN INSTRUMENTOS DE MEDICION DE
CONDICIONES AMBIENTALES
po : presión a la altura del nivel del mar 101325 Pa
ρo: Densidad del aire a condiciones normales 1,2 kg/m3
g: aceleración de la gravedad 9,81 m/s2
h: altura de donde se encuentra ubicado el laboratorio expresada en metros (m)
ρa : Densidad del aire obtenida en kg/m3
Up: Incertidumbre asociada al barómetro en la medición de presión
Uhr: Incertidumbre en la medición Humedad relativa expresada en porcentaje %
Ut: Incertidumbre asociada a la medición de temperatura del aire expresada en °C
𝑎
𝑢𝜌 = 𝜌𝑎 ∗ (2 ∗ 10−4)2+(3,4 ∗ 10−3 ∗ 𝑈𝑡)2+(10−3 ∗ 𝑈𝑝)2+(9 ∗ 10−5 ∗ 𝑈ℎ𝑟)2

CÁLCULO DE LA DENSIDAD DEL AGUA
MEDIANTE TABLAS…
DENSIDAD DEL AGUA LIBRE DE AIRE para 101325 Pa Como función de la temperatura en
Celsius con base en la escala internacional de temperatura de 1990 (ITS-90) – kg/m3
°C 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
19 998,4021 998,3824 998,3627 998,3428 998,3229 998,3028 998,2826 998,2623 998,2419 998,2214
20 998,2008 998,1801 998,1593 998,1384 998,1174 998,0963 998,0751 998,0537 998,0323 998,0108
21 997,9891 997,9674 997,9455 997,9236 997,9015 997,8794 997,8571 997,8348 997,8123 997,7898
DENSIDAD DEL AGUA según el “American Institute of Physics Handbook”
Manual del Instituto Americano de Física - g/cm3
°C 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
19 0,99843 0,99841 0,99839 0,99837 0,99835 0,99833 0,99831 0,99829 0,99827 0,99825
20 0,99823 0,99821 0,99819 0,99817 0,99815 0,99813 0,99811 0,99808 0,99806 0,99804
21 0,99802 0,99800 0,99798 0,99795 0,99893 0,99891 0,99889 0,99886 0,99884 0,99882

Recommended table for the density of the water between 0
ºC and 40 ºC based on Recent experimental reports
M. Tanaka, G. Girard, R. Davis, A. Peuto and N. Bignell
Metrología, 2001, 38, 301 - 309
Aplicable para
agua Grado 3 o
menor de acuerdo
a la ISO 3696
CÁLCULO DE LA DENSIDAD DEL AGUA
ECUACIÓN DE TANAKA
𝝆 = 𝒂𝟓 𝟏 −
𝒕 + 𝒂𝟏
𝟐(𝒕 + 𝒂𝟐)
𝒂𝟑(𝒕 + 𝒂𝟒)
∗ 𝟏 + 𝒌𝟎 + 𝒌𝟏𝒕 + 𝒌𝟐𝒕𝟐 ∗ (𝒑 − 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟎𝟐𝟓 + 𝒔𝟎 + 𝒔𝟏𝒕
Constantes
a1 -3.983035
a2 301.797
a3 522528.9
a4 69.34881
a5 999.97200
Factor de corrección por compresibilidad
k0 5.07E-10Pa^-1
k1 -3.26E-12Pa^-1ºC^-1
k2 4.16E-14Pa^-1ºC^-2
Po 101325Pa
Corrección por el aire disuelto en el agua
s0 -4.61E-03 kg/m3
s1 1.06E-04 kg/m3 °C-1

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA
OBTENIDO DE LA LITERATURA
Depende del material de fabricación del instrumento.
Material
Coeficiente cubico de
expansión térmica (1/°C)
Vidrio BoroSilicato Duran,
Pyrex
9,9 * 10-6
Vidrio Semi-BoroSilicato 14,7 * 10-6
Vidrio AR-Glas 27 * 10-6
PP (Polipropileno) 450 * 10-6
PMP (polimetilpenteno) 351 * 10-6
Plásticos en general 300 * 10-6 a 600 *10-6
Acero Inoxidable 4,5*10-6
Polipropileno (Puntas
desechables Pipetas de Pistón)
2,4*10-4

CALIBRACIÓN DE PIPETAS DE PISTÓN
tecnoescala.com.ec
www.calibracion.com.mx
www.compostandociencia.com
www.labgeminis.com
www.reporteroindustrial.com

DESIGNACIÓN
Volumen fijo
TIPO A
Un solo canal Volumen variable
ISO 8655-A-10-100
Desplazamiento de
aire
(Cámara de aire) Multicanal
Volumen fijo
ISO 8655-A-200x8
Volumen Variable
ISO 8655-A-20-200
http://www.laboratoriometrologico.com/

TIPO A
Desplazamiento de
aire
(Cámara de aire)
Para soluciones acuosas
de viscosidad, densidad
y presión de vapor
similares al agua.
Para pipetear líquidos
infecciosos o
radioctivos.
El uso de puntas
desechables permite
utilizarse con líquidos
donde no se tolera
un arrastre o residuo.
APLICACIONES
No se pueden utilizar
líquidos que atacan al
polipropileno. No se
recomienda usarse con
líquidos de alta presión
de vapor, alta densidad
o alta viscosidad

http://www.laboratoriometrologico.com/
DESIGNACIÓN
TIPO D
Volumen fijo
ISO 8655-D1-100
Desplazamiento Un solo
Directo o
positivo
(Embolo)
canal Volumen variable
ISO 8655-D2-20-
200
D1 Pistón
Reutilizable
D2 Pistón
Desechable

TIPO D
Desplazamiento
Directo
(Embolo)
Líquidos de alta
viscosidad y alta
densidad (aceites,
resinas y grasas), y
líquidos con alta
presión de vapor
(alcoholes, éter e
hidrocarburos).
Las puntas-
capilares y el
émbolo se
pueden utilizar
varias veces..
APLICACIONES
No se recomienda usarse
con medios infecciosos,
radioactivos o donde no
se tolera un arrastre, ya
que queda una
humectación residual en
la punta-capilar.

CALIBRACIÓN DE PIPETAS DE PISTÓN - Errores Máximos Permitidos
𝑒𝑠 = 𝑉
̅ − 𝑉𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙
𝑆 = 𝑖=1
∑𝑛
(𝑉𝑖 − 𝑉
̅ )2
𝑛 − 1
Volumen
Nominal
Errores sistemático
Máximos Permisibles
Errores Aleatorios
Máximos Permisibles
µL ± % ± µLa ± %b ± µLc
1 5.0 0.05 5.0 0.05
2 4.0 0.08 2.0 0.04
5 2.5 0.125 1.5 0.075
10 1.2 0.12 0.8 0.08
20 1.0 0.2 0.5 0.1
50 1.0 0.5 0.4 0.2
100 0.8 0.8 0.3d 0.3d
200 0.8 1.6 0.3d 0.6d
500 0.8 4.0 0.3 1.5
1 000 0.8 8.0 0.3 3.0
2 000 0.8 16 0.3 6.0
5 000 0.8 40 0.3 15.0
10 000 0.6 60 0.3 30.0
a Expresado como la desviación de la media de una
medición décuplo del volumen nominal o del
volumen seleccionado, ver ISO 8655-6:2002, 8.4
b Expresado como el coeficiente de variación de
una medición décuplo, ver ISO 8655-6:2002, 8.5
c Expresado como la desviación estándar de la
repetibilidad de una medición décuplo, ISO 8655-
6:2002, 8.5
d Los errores máximos permisibles para pipetas de
pistón tipo D1, pueden ser ± 0,4 %
ISO 8655
ALEATORIO
SISTEMÁTICO
emp es el doble de los indicados para piston multicanal

CALIBRACIÓN DE PIPETAS DE PISTÓN - Errores Máximos Permitidos
¿Cuál será el volumen nominal de una pipeta
de pistón de volumen variable que tiene un
intervalo de volumen útil de 10 μl a 100 μl ?
¿Cuáles serán los errores máximos
permisibles de una pipeta de pistón con
volumen nominal de 25 μl ?
errores máximos
pipeta de pistón
¿Cuáles serán los
permisibles para una
multicanal de 100 μl?
permisibles para una pipeta de pistón
multicanal de 10 μl a 100 μl en los
volúmenes seleccionados de (25, 50 y
75) μl ?
permisibles de una pipeta de pistón de
volumen variable tipo A y D1 con
intervalos de volumen útil de 10 μl a 100
μl en los volúmenes seleccionados de (25,
50 y 75) μl ?

Procedimiento para pipetear – tomar el liquido
Manual del usuario LabMate soft
•Poner la pipeta en
posición vertical y
presionar el pistón
hasta el primer
tope
A
•Sumergir la Pipeta según la
profundidad recomendada
manteniendo la posición
vertical
•Soltar el pistón suavemente
y esperar dos segundos
B • Retirar la pipeta
tocando la pared del
recipiente para dejar
la ultima gota de la
punta en el recipiente
C

Procedimiento para pipetear – Dispensar el liquido
• Apoyar la punta en
el recipiente
receptor y
presionar el
embolo hasta el
ultimo tope
D
E
• Arrastrar la
punta por el
recipiente
• Retirar la pipeta con
el embolo
presionado y solo
afuera soltar
lentamente
• Retirar la
punta y
reiniciar
el ciclo
C
Manual del usuario LabMate soft

Procedimiento para pipetear – pipeteada inversa
Pipeteo
Directo
Pipeteo
Inverso

Preguntas Frecuentes…
¿Qué volúmenes de la pipeta
debo calibrar?
¿<50 µL?
¿ >50 µL?
¿Cuántas mediciones?
Solicitud de puntos
del usuario
Ciclo Uniforme <60 s
¿Cuánto debe durar el ciclo
de prueba?

CALIBRACIÓN DE PIPETAS DE PISTÓN - Selección de Equipos
CONDICIONES DE CALIBRACIÓN
INSTALACIONES
INTERVALO DE MEDIDA
ISO 8655 Guía DKD-R 8-1
Temperatura del laboratorio 15°C – 30°C 20 °C – 25°C
Estabilidad de temperatura ± 0,5°C < 0,5 K
Humedad > 50% 46% - 60%
Estabilización del liquido y los equipos ≥ 1h ≥ 2h
INSTRUMENTOS DE MEDICION DE
CONDICIONES AMBIENTE
INCERTIDUMBRE TÍPICA
ISO 8655 Guía DKD-R 8-1
TERMÓMETRO ≤ 0,2 °C --
TERMO-HIGRÓMETRO ≤ 0,2 % - ≤ 10 % ≤ 5 %
BAROMETRO ≤ 0,5 kPa Resolución 1 hPa

SELECCIÓN DE LA BALANZA DE TRABAJO
ISO 4787
Volumen de
calibración
Resolución
(mg)
Desviación
estándar (mg)
Linealidad
(mg)
1 µl ≤ V ≤ 10 µL 0,001 0,002 0,002
10 µl < V ≤ 100 µL 0,01 0,02 0,02
100 µl < V ≤ 1000 µL 0,1 0,2 0,2
1mL < V ≤10 mL 0,1 0,2 0,2
10 mL < V ≤ 200 mL 1 2 2
Se debe emplear el valor nominal para
escoger la balanza

INSTRUMENTOS AUXILIARES
LIQUIDO DE
CALIBRACIÓN
En caso de ser agua se
recomienda desionizada o
destilada
En lo posible debe ser
Grado 3 o menor de
acuerdo a la ISO 3696
RECIPIENTES
RECEPTORES
Con capacidad suficiente
para contener el liquido
de calibración
Con relación 3/1 entre
altura y diámetro.
En los posible con
tapas
TRAMPAS DE
EVAPORACIÓN
Con capacidad suficiente
para contener el liquido
de calibración
Caracterizadas para
lograr estabilidad
CRONÓMETROS
Instrumento de apoyo
para la onceaba medición
Determinación de
errores por
evaporación
es.mt.com
www.youtube.com

CALIBRACIÓN DE PIPETAS DE PISTÓN - Secuencia de
Operaciones

CALIBRACIÓN DE PIPETAS DE PISTÓN - Identificación de Errores
Parámetro de influencia Efecto Prevención
Identificable
por
Densidad del liquido 1% Observación del manual de usuario Densidad del liquido
Presión de Vapor 2% Pre-humedecimiento de la puntas (ISO 8655-2) Goteo / Gota que cuelga
Viscosidad y humedecimiento Observación del manual de usuario Observación de rastros de
agua
Sistemasde pistón cilindro con fugas 1-50 % Verificación regular de la pipeta Punta que gotea / EMP
Ritmo y Sincronización del pipeteo 1,5% Técnica de pipeteo uniforme Excede EMP
Profundidad de inmersión y ángulo 1,0% Pipeta en posición vertical Control visual
Movimientodisparejo del pistón 0,5% Operación suave del pistón Observación de la técnica
Variación de las temperaturas de pipeta,
ambiente y liquido
0,3% Equilibrio en las temperaturas de la pipeta,
laboratorioy liquido
Medición de las
temperaturas
Falla la pre humedecer la punta 2,0 % Pre-humedecimiento de la punta Excede el EMP
Falla de arrastre de la punta en las paredes del
recipiente
3,0 % Arrastre de la punta sobre las paredes del
recipiente
Excede el EMP
Fugas/ Puntas mal sentadas 50% Uso de las puntas originales Punta que gotea / Excede
el EMP
Puntas reutilizadas 4% Uso de Puntas nuevas Excede EMP
Verticalidad de las puntas 10% Solo uso de puntas adecuadas Verificación Visual

DETERMINACIÓN DE INCERTIDUMBRE
Método Gravimétrico
𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝟏 𝝆𝑨
∗ 𝟏 −
𝝆𝒘 − 𝝆𝑨 𝝆𝑩
𝟎
∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕 )
EXPRESIÓN MATEMÁTICA PARA EL CÁLCULO DE LA INCERTIDUMBRE
𝟎
𝑽 =
𝒎
𝒘 𝒘,
𝝆 𝒕 𝑷 − 𝝆𝑨(𝒕𝑨,𝒑𝑨, 𝒉𝒓)
𝝆𝑨
∗ 𝟏 −
𝒕𝑨, 𝒑𝑨, 𝒉𝒓
𝝆𝑩
∗ 𝟏 − 𝜸 𝒕 − 𝒕𝟎 + 𝜹𝑽𝒎𝒆𝒏 + 𝜹𝑽𝒆𝒗𝒂 + 𝜹𝑽𝒓𝒆𝒑

Consideraciones para la medición de masa
𝟏
𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝝆 − 𝝆
𝒘 𝑨
𝝆𝑨
𝑩
∗ 𝟏 − ∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
𝝆
Certificado
de
calibración
de la balanza
Repetibilidad
en carga alta y
baja
Deriva
Resolución
de la balanza
La incertidumbre debe
considerar las
contribuciones por
excentricidad, linealidad y
repetibilidad
La masa debe ser
corregida de acuerdo a
los resultados del
certificado de calibración.

Consideraciones para la densidad del agua
𝟏
𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝝆 − 𝝆
𝒘 𝑨
𝝆𝑨
𝑩
∗ 𝟏 − ∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
𝝆
Temperatura
del Agua
Calibración
del sensor
Gradiente de
temperatura
Resolución
del sensor
Presión
Calibración
del sensor
Gradientes
Resolución
del sensor
Modelo
matemático
empleado
Tanaka : a5

Consideraciones para la densidad del aire
𝟏
𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝝆 − 𝝆
𝒘 𝑨
𝝆𝑨
𝑩
∗ 𝟏 − ∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
𝝆
Temperatura
del Aire
Calibración
del sensor
Gradiente
Resolución
del sensor
Presión del
Aire
Calibración
del sensor
Gradientes
Resolución
del sensor
Humedad
del Aire
Calibración
del sensor
Gradientes
Resolución
del sensor
Modelo
matemático
empleado
CIPM : OIML R111

𝟏
𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝝆 − 𝝆
𝒘 𝑨
𝝆𝑨
𝑩
∗ 𝟏 − ∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
𝝆
Consideraciones para la Temperatura del dispositivo
Temperatura
Calibración
del sensor
Gradiente
temperatura
agua aire
Resolución
del sensor
Coeficiente cúbico de
expansión térmica

𝟏
𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝝆 − 𝝆
𝒘 𝑨
𝝆𝑨
𝑩
∗ 𝟏 − ∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
𝝆
Otras consideraciones…
Incertidumbre
de la
densidad de
las pesas
Resolución del
instrumento
Error por
ajustes del
menisco
Repetibilidad
del proceso
de medición

Otras consideraciones para las pipetas de pistón
Corrección para considerar el
efecto en el volumen del colchón
de aire de la pipeta debido a la
diferencia de temperatura entre el
agua, la pipeta y el aire.
Cortesía: Escuela Andina de Volumen

para considerar el
Corrección
efecto en la humedad del aire
exterior respecto a la humedad del
aire en el colchón de aire de la
pipeta.

Corrección para considerar el proceso de calibración y
manejo
Esta corrección incluye los efectos ocasionados por:
• Angulo de inclinación
• Tiempo de espera
• Ritmo del pipeteo
• Inmersión de la punta
• Fuerza de la operación
• Reproducibilidad de la carrera del pistón
• Histéresis (pipetas de volumen variable con indicación digital)
•Manipulación de la pipeta Corrección para considerar el proceso de
calibración y manejo
Incertidumbre típica a
considerar por manipulación
o manejo de la pipeta
0.04% del volumen para
pipetas de volumen fijo.
0.06% para pipetas de
volumen variable

𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝝆𝒘
𝟏
− 𝝆𝑨
𝝆𝑨
∗ 𝟏 −
𝝆𝑩
∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
Coeficientes de Sensibilidad.
Método de la cg-19…
Masa Empuje sobre
el
instrumento
Empuje del
aire
Dilatación del
instrumento

𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝟏
𝝆𝒘 − 𝝆𝑨
𝝆𝑨
∗ 𝟏 −
𝝆𝑩
𝟎
∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕 )
Coeficientes de Sensibilidad.
Masa Empuje sobre
el instrumento
Empuje del
aire
Dilatación del
instrumento
𝑽𝟎 = 𝒎 ∗ 𝑨 ∗ 𝑩 ∗ 𝑪 + 𝜹𝑽𝒎𝒆𝒏 + 𝜹𝑽𝒆𝒗𝒂𝒑 + 𝜹𝑽𝒓𝒆𝒑

𝑽𝟎 = (𝑰𝑳−𝑰𝒗) ∗
𝝆𝒘
𝟏 𝝆𝑨
− 𝝆
∗ 𝟏 −
𝝆
𝑨 𝑩
∗ 𝟏 − 𝜸(𝒕 − 𝒕𝟎)
𝟎
𝒖 𝑽 =
𝝏𝑽𝟎
𝝏𝒎
𝟐
𝒖𝟐 𝒎 +
𝝏𝑽𝟎
𝝏𝒕
𝟐
𝒖𝟐 𝒕 +
𝝏𝑽𝟎
𝝏𝝆𝒘
𝟐
𝒖𝟐 𝝆𝒘 +
𝝏𝑽𝟎
𝝏𝝆𝑨
𝟐
𝒖𝟐 𝝆𝑨 +
𝝏𝑽𝟎
𝝏𝝆𝑩
𝟐
𝑩
𝒖𝟐 𝝆 +
𝝏𝑽𝟎
𝝏𝜸
𝟐
𝒖𝟐 𝜸 + 𝒖𝟐 𝜹𝑽𝒎𝒆𝒏 + 𝒖𝟐 𝜹𝑽𝒆𝒗𝒂𝒑 + 𝒖𝟐 𝜹𝑽𝒓𝒆𝒑
Incertidumbre Combinada
Dado que las variables son independientes entre sí, la
contribución de cada una de ellas a la incertidumbre total
puede calcularse mediante derivadas parciales del
volumen con respecto a cada una de las variables

Factor de Cobertura y Grados de Libertad
Teniendo estimadas y calculadas las
contribuciones a la incertidumbre, se asume
que el comportamiento de la distribución de
las incertidumbres es normal y por lo tanto se
puede realizar una aproximación a la
distribución por medio de una distribución t,
calculada a su vez por medio de un numero
efectivo de grados de libertad veff obtenido
mediante la fórmula de Welch-Satterthwaite
GUM Anexo G…
𝑣𝑒𝑓𝑓 = 𝑐
𝑢4(𝑥)
𝑖=1
∑𝑁 𝑖
𝑢4(𝑥)
𝑣𝑖
fx= =INV.T.2C(XX)
Contribución
Grados de
Libertad
Repetibilidad N-1
Resolución 100
Certificados de
calibración
50
Rectangulares 100

INCERTIDUMBRE EXPANDIDA
Finalmente se obtiene la incertidumbre expandida U con un nivel
de confianza de aproximadamente el 95% de acuerdo a los
cálculos anteriores, mediante la siguiente expresión:
𝑈 = 𝑘 ∗ 𝑢(𝑉20°𝐶)
• La incertidumbre se expresará en el certificado en su forma expandida y con una
aproximación a 2 cifras significativas del valor.
• Si es solicitud del cliente la incertidumbre puede ser expresada en su forma relativa,
para tal caso se debe emplear la relación entre la incertidumbre combinada y el
valor calculado de la capacidad.
Nota: Las aproximaciones se realizan siempre hacia el número superior

Gracias!!
scordoba@inm.gov.co

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