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Las células de punto fijo son sistemas de referencia de alta precisión para generar temperaturas definidas con exactitud basadas en transiciones de fase físicamente reproducibles de sustancias puras.

Permiten una incertidumbre de medición extremadamente baja. En los laboratorios de calibración, los institutos nacionales de metrología, los laboratorios industriales de referencia y el aseguramiento de la calidad, constituyen la base de las calibraciones de temperatura trazables. Se utilizan especialmente para calibrar termómetros de resistencia (Pt100, SPRT), termopares, sensores digitales de temperatura y termómetros de referencia.

A continuación encontrará el funcionamiento de las células de punto fijo, una visión general de los distintos tipos, sus ámbitos de aplicación y sus ventajas:

Funcionamiento de las células de punto fijo:

Su funcionamiento se basa en un principio físico fundamental: las sustancias puras tienen temperaturas de transición de fase reproducibles con precisión a una presión definida.
Durante la transición entre sólido y líquido o líquido y gas, la temperatura permanece constante mientras ambas fases estén presentes al mismo tiempo.
Esta temperatura de equilibrio estable se denomina punto fijo.

Una célula de punto fijo suele constar de:

1. Un metal de alta pureza o agua ultrapura.
2. Una carcasa cerrada de cuarzo o metal.
3. Un termopozo para calibrar el termómetro.
4. Un entorno controlado para crear la transición de fase.

La fusión o solidificación controlada del material crea una zona isotérmica con una temperatura extremadamente estable.
El termómetro a calibrar se coloca en la vaina de inmersión y se compara con la temperatura de referencia conocida.
La precisión puede estar en el rango de los milikelvin o incluso submilikelvin, especialmente en el caso de las células basadas en la Escala Internacional de Temperatura ITS-90.

Tipos de células de punto fijo

1. Células de tres puntos de agua:
   El punto fijo más conocido es el punto triple del agua a 0,01 °C. El hielo, el agua y el vapor de agua coexisten simultáneamente en una célula de vidrio especial.
   Este punto sirve de referencia fundamental para la calibración de termómetros de resistencia de alta precisión.
2. Células de punto de solidificación de metales:
   Estas células utilizan los puntos de solidificación o fusión de metales de gran pureza como:
   Galio, Indio, Estaño, Zinc, Aluminio y Plata.
   Cubren rangos de temperatura desde justo por encima de 0 °C hasta más de 900 °C y se utilizan en particular para calibraciones industriales de alta temperatura.
3. Células de punto de congelación de metales:
   Aquí se utiliza específicamente el proceso de congelación, ya que durante la solidificación se crea una fase de meseta de temperatura especialmente estable.
   Este método ofrece una elevada reproducibilidad.
4. Células de punto fijo de alta temperatura:
   Para temperaturas muy elevadas se utilizan células especiales de alta temperatura, que funcionan en sistemas de gas inerte u hornos.
   Suelen utilizarse en los institutos nacionales de metrología.
5. Células miniatura de punto fijo:
   Diseños compactos para su uso en laboratorios de calibración industriales.
   Ofrecen incertidumbres menores que los calibradores de comparación, pero son más fáciles de manejar que las células ITS-90 clásicas.

Utilización de células de punto fijo:

1. Calibración de termómetros de resistencia de platino estándar (SPRT):
Las células de punto fijo se utilizan como referencia para definir la curva característica de los termómetros de referencia de alta precisión.

2. Calibración industrial trazable:
En laboratorios acreditados, los dispositivos de medición de temperatura se calibran utilizando puntos fijos para cumplir los requisitos de las normas internacionales.

3. Validación de cadenas de medición de temperatura
En industrias como la farmacéutica, la química, la energética o la aeronáutica, la trazabilidad completa es obligatoria. Las células de punto fijo garantizan esta trazabilidad metrológica.

4. Comprobación de baños de temperatura y hornos de calibración
Se utilizan para comprobar regularmente los sistemas de calibración secundarios.

5. Investigación y desarrollo
En los institutos metrológicos, se utilizan para realizar la escala internacional de temperatura y desarrollar nuevos métodos de referencia.

Ventajas de las células de punto fijo como equipo de calibración

• Máxima precisión: las células de punto fijo proporcionan incertidumbres de medición extremadamente bajas y son sistemas de referencia de la clase de precisión más alta.
• Excelente reproducibilidad: Las transiciones de fase de las sustancias puras están físicamente claramente definidas y son comparables en todo el mundo.
• Estabilidad a largo plazo: Con una manipulación adecuada, las células de punto fijo conservan su precisión durante muchos años.
• Conformidad con las normas: Permiten calibraciones según escalas internacionales de temperatura como la ITS-90.
• Independencia de los sistemas de referencia electrónicos
  La temperatura se realiza físicamente, no se simula electrónicamente.
• Amplio rango de temperatura: Diferentes metales permiten cubrir rangos de temperatura desde cerca de 0 °C hasta más de 1000 °C.
• Minimización de la incertidumbre de medición: En comparación con los calibradores de bloque seco o líquido, las células de punto fijo ofrecen incertidumbres significativamente menores.

Las células de punto fijo son el medio de calibración más preciso en el campo de la tecnología de medición de temperatura. Se basan en transiciones de fase físicas claramente definidas y permiten obtener temperaturas de referencia extremadamente precisas, reproducibles y comparables a escala internacional. Ya se trate de células de tres puntos de agua o de puntos fijos metálicos de alta temperatura, constituyen la base de las calibraciones trazables en laboratorios, la industria y los institutos de metrología. Gracias a su gran precisión, estabilidad y conformidad con las normas, son indispensables para aplicaciones en las que las más pequeñas desviaciones de temperatura son cruciales.

Estos son los aspectos más importantes que hay que tener en cuenta a la hora de adquirir células de punto fijo:

Las células de punto fijo se encuentran entre los dispositivos de calibración más precisos de la tecnología de medición de temperatura. Se utilizan en laboratorios acreditados, laboratorios industriales de referencia e institutos de investigación para calibrar dispositivos de medición de temperatura con la máxima precisión. Debido a su papel central en la trazabilidad metrológica, la compra profesional de células de punto fijo es un proceso exigente. Además de seleccionar el punto fijo adecuado, deben evaluarse cuidadosamente la pureza, la incertidumbre, el diseño, la estabilidad a largo plazo, la conformidad con las normas y los aspectos relacionados con el servicio. Una decisión equivocada puede aumentar la incertidumbre de la medición o poner en peligro la trazabilidad.

• El proceso de adquisición comienza con una definición precisa del intervalo de temperatura que debe cubrirse. Las células de punto fijo se basan en transiciones de fase definidas de sustancias puras. Dependiendo de la aplicación, se utilizan, por ejemplo, células de tres puntos de agua para 0,01 °C o células de punto fijo de metales como el galio, el indio, el estaño, el zinc o el aluminio.
• El departamento de compras debe aclarar si son suficientes puntos de referencia individuales o si se necesitan varios puntos fijos para una curva de calibración completa. En particular, para los termómetros de resistencia de platino estándar se requieren varios puntos fijos ITS-90.
• Un criterio clave es la pureza del material utilizado. La precisión de un punto fijo depende directamente de la pureza química del material.
• Las células de alta precisión utilizan metales o agua con una pureza extremadamente alta, a menudo del orden del 99,999 % o superior.
• Las impurezas provocan desviaciones de temperatura y aumentan la incertidumbre. Por ello, los compradores deben solicitar los certificados y especificaciones de pureza del material.
• Igualmente importante es la incertidumbre de medida especificada de la célula de punto fijo. Los fabricantes suelen especificar la incertidumbre alcanzable en condiciones de funcionamiento definidas.
• Esta información debe coordinarse con los requisitos de su propio laboratorio de calibración. Los laboratorios acreditados deben garantizar que las especificaciones de incertidumbre estén documentadas y sean trazables. Una indicación transparente de los componentes del presupuesto de incertidumbre es una característica de calidad.
• El diseño de la célula de punto fijo desempeña un papel práctico. Las celdas clásicas ITS-90 suelen ser más grandes y estar diseñadas para obtener la máxima precisión.
• Las células de punto fijo en miniatura o secundarias son más compactas y fáciles de manejar, pero ofrecen incertidumbres ligeramente superiores.
• El departamento de compras debe comprobar si se requiere la máxima precisión metrológica o si basta con una solución orientada a la práctica. La estabilidad mecánica, la calidad de la carcasa de cuarzo o metálica y el acabado de la vaina de inmersión también influyen en la vida útil.
• Otro factor decisivo es la compatibilidad con los sistemas de calibración existentes. Las células de punto fijo requieren hornos o sistemas de control de temperatura adecuados para la generación controlada de la transición de fase.
• El departamento de compras debe asegurarse de que la célula sea mecánica y térmicamente compatible con los hornos de calibración existentes. También hay que tener en cuenta la profundidad de inmersión y el diámetro de los termómetros.
• También deben evaluarse la manipulación y el mantenimiento. Algunas células de punto fijo requieren procedimientos especiales para la generación de meseta, como la congelación o la fusión controladas.
• El proveedor debe proporcionar instrucciones claras de manejo, formación o apoyo. La correcta formación de la zona de equilibrio hielo-agua es especialmente importante para las células de tres puntos de agua. Los errores de manipulación pueden aumentar considerablemente la incertidumbre de medición.
• La estabilidad a largo plazo es un criterio de selección clave. Las células de punto fijo de alta calidad conservan sus propiedades durante muchos años, siempre que se utilicen correctamente.
• Los compradores deben obtener información sobre la estabilidad al envejecimiento, los intervalos de mantenimiento recomendados y el posible reacondicionamiento. La disponibilidad de servicios de reparación o limpieza también es relevante.
• La conformidad con las normas y la trazabilidad son esenciales, especialmente para los laboratorios acreditados. La célula de punto fijo debe cumplir los requisitos de la Escala Internacional de Temperatura ITS-90.
• Los certificados, los certificados de calibración y la documentación deben estar disponibles en su totalidad. Si el laboratorio trabaja de acuerdo con la norma ISO/IEC 17025, la documentación suministrada debe cumplir los requisitos del organismo de acreditación.
• Un aspecto económico es la consideración de los costes del ciclo de vida. Las células de punto fijo de alta precisión son caras de adquirir. Sin embargo, ofrecen temperaturas de referencia estables con una deriva mínima durante muchos años.
• En la compra no sólo debe evaluarse el precio de compra, sino que también deben tenerse en cuenta la precisión, la estabilidad, la asistencia técnica y la utilidad a largo plazo.
• La experiencia y reputación del fabricante desempeñan un papel importante. Las células de punto fijo son productos metrológicos altamente especializados. Un proveedor establecido con experiencia demostrada en metrología de la temperatura suele ofrecer una mayor garantía de calidad y un mejor soporte técnico.
• Las referencias de laboratorios acreditados o institutos nacionales de metrología pueden aportar una seguridad adicional.
• Por último, también debe tenerse en cuenta la manipulación logística. Las células de punto fijo son dispositivos sensibles de precisión. Un transporte seguro, un embalaje adecuado y, en caso necesario, una entrega climatizada son importantes para evitar daños o contaminación.

La compra profesional de células de punto fijo como equipo de calibración para dispositivos de medición de temperatura requiere una evaluación cuidadosa y estructurada de criterios técnicos, metrológicos y económicos. Los factores decisivos son el rango de punto fijo adecuado, la máxima pureza del material, la baja incertidumbre de medición, la conformidad con las normas según ITS-90 y la compatibilidad con los sistemas de calibración existentes. Las empresas y laboratorios que tienen en cuenta sistemáticamente estos factores y colaboran con fabricantes especializados crean la base para realizar calibraciones de temperatura de alta precisión, conformes a las normas y estables a largo plazo.

Las células de punto fijo pueden adquirirse a distintos proveedores. En Exportpages encontrará información completa sobre fabricantes y proveedores de Celdas de punto fijo de todo el mundo.