Termómetro de cuarzo: resolución vs. exactitud y calibración en baño

Suponga que un proveedor japonés entrega a su planta un equipo de prueba con control de temperatura. Junto con el equipo llegan el registro de un termómetro de cuarzo (en japonés, suisho ondokei 水晶温度計) con lecturas del baño a cuatro decimales, por ejemplo 23.2501 °C, y un certificado de calibración JCSS.

Alguien del equipo de calidad lee esos cuatro decimales como "exactitud de 0.0001 °C". Ese es justamente el error que esta guía busca evitar antes de que llegue a un reporte o a una auditoría.

El termómetro de cuarzo es un termómetro de contacto que mide la temperatura a partir de la frecuencia de resonancia de un cristal de cuarzo. Puede distinguir cambios muy pequeños, pero la resolución (el menor cambio que alcanza a mostrar la indicación) no dice qué tan cerca está la lectura de la temperatura real. Eso se evalúa aparte, con el error de indicación, las correcciones y la incertidumbre que salen de la calibración y de cómo se monta la medición.

A continuación verá cómo funciona el sensor, cómo se calcula la resolución, cómo leer un certificado japonés JCSS frente a lo que pide su sistema de calidad en México, cómo hacer una calibración por comparación en baño y cómo se compara el cuarzo con el SPRT, la Pt100, el termistor y el termopar. Al final hay una lista de verificación y un correo de ejemplo para el lado japonés.

Contenido

1. ¿Qué es un termómetro de cuarzo?
2. Cómo funciona un termómetro de cuarzo
3. Resolución vs. exactitud: los números
4. Cómo leer un certificado de calibración japonés (JCSS)
5. Calibración por comparación en baño: paso a paso
6. Cuarzo vs. SPRT, Pt100, termistor y termopar
7. Qué revisar en la hoja de especificaciones
8. Cuando la lectura fluctúa
9. Lista de verificación y preguntas para el proveedor japonés
10. Límites de esta guía
11. Preguntas frecuentes
12. Fuentes

¿Qué es un termómetro de cuarzo?

Un termómetro de cuarzo es un sistema de medición formado por una sonda de temperatura y un instrumento que lee frecuencia. El material técnico de Yokogawa Test & Measurement lo menciona entre los patrones de medición que se usan para calibrar otros termómetros.

Se usa poniendo la sonda en contacto con lo que se quiere medir. A diferencia de un termómetro infrarrojo (de radiación), que estima la temperatura de una superficie por la energía que emite, solo da una lectura válida cuando el sensor de la punta ya alcanzó la temperatura del objeto.

El elemento de cuarzo no se sumerge desnudo en el líquido, sino que va dentro de una funda protectora. El calor tiene que pasar de la funda al cristal, así que aunque el instrumento lea la frecuencia rápido, la sonda necesita tiempo para seguir un cambio de temperatura.

Sus usos típicos son observaciones finas, como revisar qué tan estable es un baño de temperatura constante o medir una diferencia pequeña entre dos puntos. Sirve más para evaluar a detalle cambios de temperatura que para sustituir todos los puntos de medición de una línea de producción.

La figura 1 muestra el arreglo básico: el cristal vibra dentro de la sonda y un instrumento aparte lee su frecuencia.

Figura 1: El cristal vibra en la sonda y el instrumento lee su frecuencia

La placa de cuarzo lleva electrodos y sigue vibrando con la energía eléctrica que le entrega el circuito oscilador.

Las dimensiones reales, la disposición de los electrodos y la ubicación de los circuitos cambian según el modelo.

Cómo funciona un termómetro de cuarzo

Piezoelectricidad y oscilación

El cuarzo es una forma cristalina del dióxido de silicio y es piezoeléctrico: al comprimirlo aparece una carga eléctrica. También tiene el efecto inverso, es decir, se deforma cuando se le aplica un voltaje, y la oscilación depende de ambos efectos.

En el termómetro, un voltaje de CA en los electrodos hace vibrar la placa. La señal eléctrica que produce esa deformación regresa al circuito, que mantiene las condiciones para que la vibración continúe y extrae la frecuencia.

Una placa de cuarzo no genera por sí sola una señal estable. El resonador es una parte pasiva: necesita un circuito oscilador que lo excite y un circuito de lectura que lo mida.

Los encendedores piezoeléctricos son un ejemplo conocido de la misma relación entre fuerza y electricidad. Aun así, el elemento piezoeléctrico de un encendedor y la placa de cuarzo de un termómetro no se pueden tratar como el mismo material ni la misma estructura.

El termopar funciona de otra manera: se basa en el efecto Seebeck, en el que la diferencia de temperatura entre las uniones de dos metales distintos genera un voltaje. El termómetro de cuarzo mide qué tan rápido vibra el cristal, no la magnitud de un voltaje.

De la frecuencia a la temperatura

La frecuencia de resonancia de una placa depende del ángulo de corte, la forma y las dimensiones, así que la palabra "cuarzo" por sí sola no la define. Si cambia el corte, la frecuencia responde de otra forma a la temperatura, y hay cortes más adecuados que otros para medirla. El termómetro de cuarzo que Hewlett-Packard presentó en 1965, por ejemplo, usaba un corte llamado "LC" (coeficiente lineal), elegido porque su respuesta frecuencia-temperatura es casi lineal.

El termómetro usa un elemento sensor cuyo cambio de frecuencia con la temperatura es fácil de leer. Ese elemento se calibra y el instrumento guarda la relación entre frecuencia y temperatura.

Medir la frecuencia y convertirla en temperatura son dos pasos separados. Como la temperatura sale de una curva de calibración, si una sonda se combina con coeficientes que no son los suyos, la lectura será incorrecta aunque la señal sea válida.

La figura 2 muestra esa conversión: se mide la frecuencia en el eje vertical y se lee la temperatura correspondiente en el eje horizontal.

Figura 2: De la frecuencia medida a la temperatura

Se mide f y se busca la T que le corresponde en la curva de calibración. Los puntos representan valores obtenidos en la calibración (solo concepto).

En un rango dado, la relación frecuencia-temperatura puede acercarse a una línea recta. En un rango amplio no es necesariamente una sola recta, y se agregan términos de orden superior cuando hace falta corregir la curvatura.

Esta corrección de la no linealidad sigue la misma idea que un linealizador en otros sensores. Lo que decide qué tan confiable es la temperatura son los puntos de calibración y el método de conversión, no solo la electrónica de lectura.

Reloj de cuarzo vs. termómetro de cuarzo

Los relojes de cuarzo también usan resonadores de cristal, pero están diseñados para mantener el mismo periodo aunque cambie la temperatura. Al reloj le interesa una base de tiempo estable; al termómetro, una frecuencia que siga a la temperatura.

Según Epson, el resonador de un reloj de cuarzo forma parte del circuito oscilador de un CI interno. El resonador oscila como referencia para contar el segundo y el CI convierte esa oscilación en la señal que mueve el reloj.

Un oscilador de cristal con horno (OCXO) para equipos de comunicaciones mantiene el resonador a temperatura constante para que su frecuencia no cambie. El termómetro de cuarzo hace lo contrario: usa la dependencia de la frecuencia con la temperatura como la medición misma.

Por eso, conectar el cristal de un reloj a un contador de frecuencia no da un termómetro de precisión. Se necesita un elemento con característica de sensor de temperatura y sus datos de calibración.

Resolución vs. exactitud: los números

Sensibilidad y resolución

La sensibilidad es cuánto se mueve la frecuencia por cada cambio de temperatura, y funciona como el factor de conversión a temperatura. Entre mayor es la sensibilidad, menor es la diferencia de temperatura que representa un mismo paso de frecuencia, y más fácil es ver cambios pequeños.

Un texto de 1989 de la Sociedad Japonesa de Propiedades Termofísicas da como ejemplo cerca de 1 kHz por cada 1 K. El diseño de HP de 1965 usaba la misma pendiente, 1,000 Hz/°C, con un resonador cercano a 28 MHz. Con esa sensibilidad, distinguir 0.1 Hz equivale a una resolución de 0.0001 °C, como muestra la figura 3.

Figura 3: Convertir un paso de frecuencia en un paso de temperatura

0.1 Hz entre 1,000 Hz/°C da 0.0001 °C. Esto describe la resolución, no garantiza el error.

En un rango donde la sensibilidad se puede considerar constante

ΔT = ΔfS

ΔT = 0.11,000 = 0.0001 °C

ΔT: diferencia de temperatura [°C]; Δf: diferencia de frecuencia [Hz]; S: sensibilidad [Hz/°C]. Una diferencia de 1 K es igual a una diferencia de 1 °C.

Con la misma lógica se obtiene la temperatura, si se supone una recta simple. La ecuación de calibración de abajo es ficticia y solo sirve para mostrar los pasos; no son los coeficientes de ningún instrumento real.

El paso clave es tomar la diferencia respecto a la frecuencia de referencia. Si se divide la frecuencia medida completa entre la sensibilidad, se ignora el punto de referencia y el resultado no tiene sentido.

Una ecuación de calibración real también tiene un rango de temperatura y coeficientes definidos. Cuide además las unidades: meter una frecuencia en kHz en una ecuación escrita para Hz da una temperatura equivocada.

Tiempo de compuerta, resolución y frecuencia de actualización

En un contador de frecuencia de conteo directo, el instrumento cuenta ciclos durante un tiempo fijo, llamado tiempo de compuerta (gate time). Un conteo más largo distingue diferencias más pequeñas, pero la lectura se actualiza con menos frecuencia; la relación concreta depende del diseño del instrumento. El artículo de HP de 1965 describe que se llegaba a 0.0001 °C con una lectura de 10 segundos, y que las lecturas más rápidas tenían una resolución proporcionalmente más gruesa.

Separe la frecuencia de actualización del instrumento de la respuesta propia de la sonda. Así sabrá si una lectura se ve "lenta" por el contador o por la transferencia de calor hacia la sonda.

Resolución, repetibilidad e incertidumbre

La principal fortaleza del termómetro de cuarzo es seguir cambios pequeños de temperatura, y rinde más en un entorno estable. Ayuda cuando se quiere ver cómo deriva un baño con el tiempo o medir la diferencia entre dos posiciones.

Aquí es donde se separan la resolución y el sesgo. Si el display avanza en pasos de 0.0001 °C pero la lectura está desplazada 0.02 °C respecto al patrón, el display fino no elimina ese desplazamiento. Los 0.02 °C son una cifra inventada para mostrar la diferencia, no una exactitud de catálogo; un valor medido solo tiene sentido junto con el resultado de calibración y la incertidumbre del patrón.

En el uso diario se suelen confundir resolución, precisión y exactitud. La figura 4 separa las tres ideas que más se mezclan.

Figura 4: Muchos decimales vs. una temperatura confiable

El paso del display, la dispersión entre lecturas y el desplazamiento respecto al patrón son tres preguntas distintas.

Resolución: el paso entre lecturas contiguasSe alcanza a ver 23.2500 → 23.2501 °C

Repetibilidad: ¿coinciden las lecturas en las mismas condiciones?Revise la dispersión de las lecturas, incluida la variación del baño y del instrumento

Sesgo e incertidumbre: corrección y confianzaCorrija el desplazamiento respecto al patrón y luego evalúe la incertidumbre del patrón, de la distribución de temperatura y de otras fuentes

Corregir el sesgo no elimina la incertidumbre que viene de la calibración y del entorno de medición.

Una hoja de especificaciones histórica lo deja claro. La tabla resume las especificaciones breves que HP publicó en 1965 para sus termómetros de cuarzo; es un instrumento antiguo y aparece solo para mostrar qué tan separados pueden estar estos números.

Especificación (HP, 1965)	Valor indicado	Qué le dice
Resolución	Hasta 0.0001 °C	Solo el paso del display
Estabilidad a corto plazo	Menos de ±0.0002 °C entre lecturas	Variación en el tiempo a temperatura constante
Linealidad (absoluta)	Mejor que ±0.02 °C de 0 a 100 °C; ±0.15 °C de −40 a 230 °C	Desviación respecto a la recta de referencia; depende del rango y no es por sí sola el error total
Deriva del cero a largo plazo	Menos de ±0.01 °C en 30 días	Por qué importa recalibrar
Respuesta (agua fluyendo a 0.6 m/s)	63.2 % en <1.0 s; 99.9 % en <6.9 s	Respuesta de la sonda con ese flujo

La alta resolución también supone una temperatura uniforme y estable, y eso hay que lograrlo aparte del display. Si el baño tiene un gradiente, la diferencia de posición entre sondas se suma a la diferencia que se quiere medir y se vuelve difícil distinguirla del sesgo del instrumento.

El principio de medición por sí solo no decide cuál medición es mejor. Igual que al elegir entre termopar y RTD, la forma de la sonda y las condiciones de instalación entran en la decisión.

Cómo leer un certificado de calibración japonés (JCSS)

Los equipos que llegan de Japón pueden traer un certificado JCSS. JCSS (Japan Calibration Service System) es el esquema de acreditación de laboratorios de calibración bajo la Ley de Medición de Japón, que opera IAJapan, el centro de acreditación del NITE (National Institute of Technology and Evaluation).

Esto es lo que significa el esquema para alguien que trabaja fuera de Japón:

• Base de la acreditación: el NITE indica como criterios de acreditación JCSS la ISO/IEC 17025, la Ley de Medición y sus reglamentos.
• Trazabilidad: el JCSS exige trazabilidad a los patrones nacionales de Japón (que mantiene el NMIJ, el instituto nacional de metrología, o institutos designados), así que el certificado sirve como evidencia de trazabilidad.
• Reconocimiento internacional: IAJapan es signatario de los Acuerdos de Reconocimiento Mutuo (MRA) de ILAC y APAC. El NITE aclara que los laboratorios acreditados para el MRA internacional pueden emitir certificados con la marca ilac-MRA, que se aceptan en el extranjero. Verifique que la marca aparezca en su certificado; no lo dé por hecho.
• Incertidumbre: el certificado de muestra del NITE reporta la incertidumbre expandida con un factor de cobertura k = 2, que corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente 95 %.
• Sin fecha de vencimiento: según el NITE, el certificado JCSS no tiene periodo de validez. El usuario define el intervalo de recalibración según qué tan seguido y en qué condiciones usa el instrumento.

Calibrar es encontrar la diferencia entre el instrumento y un patrón; no es lo mismo que ajustar el display para que coincida. El resultado básico es esa diferencia, registrada junto con las condiciones de medición.

Si el certificado reporta valores de corrección, defina internamente cómo y dónde se aplican.

El certificado JCSS frente al sistema de calidad en México

En una planta automotriz del Bajío, la pregunta práctica es si el certificado japonés sirve como evidencia en su sistema de calidad. Estos son los puntos de correspondencia que se pudieron confirmar; la evaluación le toca a su organización, con los requisitos de su cliente.

• Norma del laboratorio: en México, la ema (entidad mexicana de acreditación) acredita laboratorios de calibración con la NMX-EC-17025-IMNC-2018, que es la versión mexicana de la ISO/IEC 17025:2017. Un certificado JCSS también se basa en la ISO/IEC 17025, lo que permite comparar el marco de competencia del laboratorio. Aun así, revise el alcance, el método, el rango de temperatura y la incertidumbre del servicio concreto.
• Reconocimiento mutuo: la ema aparece como signataria del ILAC MRA para laboratorios de calibración, igual que IAJapan. Si el certificado japonés lleva la marca ilac-MRA, eso ayuda a mostrar que la acreditación tiene reconocimiento internacional; no sustituye la revisión del alcance.
• Trazabilidad nacional: en México, el CENAM funge como Instituto Nacional de Metrología bajo la Ley de Infraestructura de la Calidad (2020). Un certificado JCSS declara trazabilidad a los patrones de Japón, no al CENAM. Evalúe por separado la cadena de trazabilidad declarada (calibraciones e incertidumbres) y el reconocimiento de la acreditación, y deje ese criterio por escrito en su procedimiento.
• IATF 16949: la cláusula 7.1.5.3.2 trata los laboratorios externos de calibración; como regla general pide acreditación en ISO/IEC 17025 con el símbolo del organismo acreditador en el certificado, con excepciones definidas. Evalúe al laboratorio japonés contra el texto vigente, las interpretaciones de IATF y los requisitos específicos de su cliente, y documente que su alcance cubre la magnitud y el rango.

Calibración por comparación en baño: paso a paso

En una calibración por comparación se pone el termómetro a calibrar (instrumento bajo calibración, IBC; en inglés UUT) y un termómetro patrón en el mismo entorno de temperatura, y se registra la diferencia entre sus lecturas. Fluke describe los baños de líquido agitado como el medio más estable y uniforme para este trabajo, dentro de sus condiciones de uso.

Los pasos describen los principios; el procedimiento de su laboratorio y el manual del fabricante del baño tienen prioridad.

1. Defina primero el trabajo. Decida el rango de temperatura que necesita y la diferencia que puede aceptar. Una verificación cerca de la temperatura ambiente necesita otros puntos de calibración que una que debe cubrir todo el rango de un proceso de calentamiento.
2. Coloque los elementos sensores juntos. Ponga las zonas sensoras del patrón y del IBC cerca una de otra. Una punta que toca la pared metálica o el fondo toma una temperatura distinta a la del líquido.
3. Alinee por el elemento sensor, no por la punta. Ubique cada sonda según dónde está su elemento sensor interno, no según la punta exterior. Dé a cada sonda la profundidad de inmersión que requiere, para que ambos elementos queden en la misma zona de temperatura.
4. Revise la inmersión. Si la lectura cambia al variar la profundidad, sospeche de conducción de calor a lo largo del vástago (efecto de vástago, stem effect) o de un gradiente de temperatura. La inmersión requerida varía con cada sonda; no use un arreglo con tubo de protección corto si no permite alcanzar la inmersión necesaria.
5. Lea en pares. Cuando el baño se haya estabilizado, lea el patrón y el IBC como par y repita varias veces. Si lee primero todas las lecturas de una sonda y luego las de la otra, la deriva del baño entra en la diferencia.
6. Registre lo necesario para repetirlo. Anote el punto de ajuste, ambas lecturas, los números de serie de las sondas, las condiciones de inmersión, los coeficientes de calibración usados y el intervalo de lectura. Así es fácil comparar con la calibración anterior.

La figura 5 muestra el arreglo: las zonas sensoras juntas, a la misma profundidad y lejos de las paredes y del fondo.

Figura 5: Arreglo en el baño para comparar la misma temperatura

Junte las zonas sensoras del patrón y del IBC y aléjelas de las paredes y del fondo. Lo primero es igualar la inmersión.

Al elegir o revisar un baño, Fluke señala algunos factores:

• Estabilidad vs. uniformidad: un baño puede ser estable en el tiempo y no ser uniforme. Revise los gradientes vertical y horizontal en la zona de prueba.
• Inmersión del patrón: un patrón largo como un SPRT, sumergido solo a la profundidad de una sonda corta, puede sufrir efecto de vástago.
• Fluido: Fluke recomienda una viscosidad de 50 centistokes o menos a la temperatura de control; la estabilidad cambia con el fluido y la temperatura.
• Tamaño del tanque: deje espacio para la inmersión correcta, para líquido debajo de los sensores y para separación entre los sensores y la pared.

En tubería de proceso, la presión de diseño y la resistencia a la corrosión son preguntas aparte. Un termopozo protege al sensor del fluido de proceso, pero agregar un tubo de protección también cambia cómo sigue la lectura a los cambios de temperatura.

Un sensor de temperatura de doble elemento tiene dos elementos de medición; qué tan independientes son los canales depende del cableado y de la arquitectura del sistema. Trátelo como una decisión de estructura, aparte del principio de medición del cuarzo.

Cuarzo vs. SPRT, Pt100, termistor y termopar

En planta se usan mucho los termopares y los termómetros de resistencia de platino (RTD como la Pt100). Al compararlos con un termómetro de cuarzo, primero anote el rango y las condiciones de instalación que necesita, en lugar de guiarse por cuál "suena" más preciso.

La tabla compara los tipos de sensor por lo que miden y por lo que se revisa al seleccionarlos.

Aspecto	Termómetro de cuarzo	RTD de platino (Pt100)	Termopar
Magnitud medida	Frecuencia de resonancia	Resistencia eléctrica	Voltaje termoeléctrico
Dónde encaja	Diferencias finas de temperatura y verificación de estabilidad	Medición industrial y de precisión	Uso industrial amplio, incluidas altas temperaturas
Puntos del circuito	Oscilación, medición de frecuencia, curva de calibración	Corriente de medición, resistencia de los cables, autocalentamiento	Compensación de junta fría, cable de extensión o de compensación del tipo correcto
Qué especificación leer	Sonda e instrumento como par	Norma del elemento y especificación del indicador	Tipo, calibre del cable, tubo de protección, indicador

Estos puntos ayudan cuando la especificación japonesa y la suya usan referencias distintas:

• SPRT (termómetro de resistencia de platino patrón): en la EIT-90 (ITS-90), la escala internacional de temperatura, los SPRT son los instrumentos de interpolación en subintervalos entre 13.8033 K y 961.78 °C; el rango útil de cada uno depende de su diseño y calibración. En la calibración por comparación se usa con frecuencia como patrón; el ejemplo de baño de Fluke usa uno.
• Pt100: los sensores industriales de platino se clasifican por clase de tolerancia según la IEC 60751 (por ejemplo, la clase A es ±0.15 °C a 0 °C). La norma japonesa JIS C 1604:2013 indica la IEC 60751:2008 como su norma internacional correspondiente; confirme la edición y la clase con el proveedor.
• Termistor: igual que la Pt100, usa el cambio de resistencia, pero el material y la magnitud del cambio con la temperatura son distintos. Para monitorear componentes pequeños, conviene comparar termistor y Pt100.

En los sensores de resistencia hay que manejar la resistencia de los cables, y por eso existen las conexiones de RTD a 2 y 3 hilos. Esas son fuentes de error distintas a las de la medición de frecuencia del cuarzo.

En una medición en línea, decida también a dónde va la señal, no solo cómo medir bien. Si alimenta un DCS (sistema de control distribuido) para monitoreo y control, incluya en la especificación el periodo de actualización y la salida en caso de falla.

Qué revisar en la hoja de especificaciones

Lea el rango de temperatura, la exactitud de medición y el tiempo de respuesta como un solo conjunto. Un termómetro patrón para un baño que se estabiliza despacio y un sensor que debe captar cambios rápidos en la temperatura de un fluido le dan peso a puntos distintos.

• Rango de temperatura: depende del sellado de la sonda, del cableado y de la electrónica, no solo del cristal. No suponga un límite superior fijo, como 200 °C, para todos los termómetros de cuarzo; lea la especificación de la combinación sensor-instrumento y separe el rango donde la exactitud está especificada del rango donde el equipo solo puede operar.
• Tiempo de respuesta: la respuesta de la sonda cambia con el flujo alrededor y con el montaje. Una respuesta medida en líquido no vale para aire ni para un tubo de protección grueso.
• Profundidad de inmersión: revise la inmersión mínima que el fabricante especifica para cada sonda.
• Golpes y vibración: los instrumentos basados en resonadores son sensibles a golpes y esfuerzos mecánicos. Después de una caída o de un cambio de montaje, revise la lectura en un punto de referencia.
• Campos magnéticos fuertes: la compatibilidad depende de todo el sistema (cristal, oscilador, contador y cable). Base la selección en especificaciones o resultados de prueba para la intensidad de campo y el equipo involucrado.
• Señal de salida: una salida de frecuencia no se conecta directo a una entrada analógica estándar. Haga coincidir el formato de salida del convertidor con las condiciones de entrada de 4–20 mA del equipo receptor.
• Sondas de reemplazo: que la forma coincida no basta. Controle juntos la compatibilidad con el instrumento, los datos de calibración individuales de cada sonda y las condiciones del cable, para que no se mezclen las conversiones después de un cambio.

Si la temperatura medida está cambiando, la diferencia de respuesta entre el patrón y el IBC también aparece en la diferencia de lecturas. No se confíe del momento en que el baño llega al punto de ajuste; observe ambas lecturas y compare pares de un intervalo estable.

Al medir una pieza pequeña, colocar una sonda cambia el flujo de calor. Considere la capacidad térmica del sensor y la conducción de calor a lo largo de su eje, y antes de buscar más decimales, revise que la sonda no esté cambiando la temperatura que quiere medir.

Cuando la lectura fluctúa

Revise las causas en orden y cambie una sola condición a la vez:

1. Guarde la serie de tiempo. Compare en el tiempo la temperatura del baño y el valor del display. Un ciclo regular orienta la búsqueda hacia el control del calentador o la agitación del baño; compruebe esa relación antes de darla por causa.
2. Separe las pruebas. Haga las pruebas de posición por separado de las que cambian la configuración de lectura en una posición fija. Si cambia varias cosas a la vez y la lectura se estabiliza, no sabrá qué cambio la estabilizó ni cómo preparar la siguiente medición.
3. Intercambie posiciones. Con dos sondas, intercambie su lugar en el baño. Ver si la diferencia sigue a la posición o a la sonda ayuda a separar la distribución de temperatura de la diferencia entre sondas.
4. Promedie solo intervalos estables. Promediar valores tomados durante una rampa hace que los decimales se vean estables, pero ya no queda claro a qué temperatura ni a qué momento corresponden.
5. Dé seguimiento en el tiempo. Compare a lo largo del tiempo los resultados en el mismo punto de referencia. Si una caída o una reparación mueve la lectura, evalúela sin esperar a la siguiente calibración programada y guarde registros que permitan rastrear qué mediciones se vieron afectadas.

Lista de verificación y preguntas para el proveedor japonés

Use esta lista cuando reciba de Japón un termómetro de cuarzo, sus datos o un certificado JCSS:

• La resolución aparece separada de la incertidumbre (o del error máximo especificado)
• La incertidumbre expandida, el factor de cobertura y la probabilidad de cobertura aparecen para cada punto de calibración (el certificado de muestra del NITE usa k = 2)
• Símbolo JCSS, y la marca ilac-MRA si necesita reconocimiento internacional de la acreditación
• El alcance de acreditación del laboratorio cubre la magnitud y el rango calibrados
• Los puntos de calibración cubren su rango de trabajo
• El número de serie de la sonda en el certificado coincide con la sonda que tiene en mano
• El juego de coeficientes del instrumento corresponde a esa sonda
• El certificado reporta el error o la corrección con su convención de signo (si error = indicación − patrón, la corrección tiene signo contrario), no solo "ajustado"
• Profundidad de inmersión y tipo de baño usados en la calibración
• Rango con exactitud especificada vs. rango de operación
• Tiempo de respuesta y las condiciones en que se midió
• Intervalo de recalibración definido internamente (el certificado no lo fija)

Si falta algún punto, un correo corto suele resolverlo. Con muchos proveedores japoneses el idioma de trabajo es el inglés, así que el ejemplo va en ese idioma; cambie las partes entre corchetes.

Límites de esta guía

• El rango, el tiempo de respuesta, la compatibilidad con campos magnéticos y la exactitud dependen del modelo. Nada de lo que aparece aquí es una especificación común a todos los termómetros de cuarzo.
• Las cifras de HP son de 1965 y sirven para ilustrar la distancia entre resolución y exactitud; los instrumentos actuales serán distintos.
• El procedimiento en baño describe principios, no un método de laboratorio validado. Siga sus procedimientos bajo ISO/IEC 17025 (NMX-EC-17025-IMNC-2018) y los manuales del baño y de las sondas.
• Si un certificado JCSS se acepta en su sistema de calidad o ante su cliente depende de los requisitos de cada uno. Confírmelo con ellos y con su auditor.
• La resolución del termómetro no define por sí sola qué tan fino se puede controlar la temperatura. Importan la capacidad y la ubicación del calentador, el retardo térmico y el paso de la salida de control, así que diseñe la medición y el control como un solo sistema.

Preguntas frecuentes

¿Un termómetro de cuarzo mide con exactitud de 0.0001 °C?

No con base en esa cifra. El valor de 0.0001 °C es un ejemplo de resolución, el tamaño del paso del display, y no garantiza un error de 0.0001 °C. La exactitud se evalúa aparte, incluyendo las correcciones de calibración, la sonda y la distribución de temperatura a su alrededor, así que no es el mismo número.

¿Se puede usar un reloj de cuarzo común como termómetro?

No. Los cristales de reloj están diseñados para mantener la frecuencia estable como base de tiempo. Sin la sensibilidad a la temperatura y la calibración de un elemento sensor, leer la señal de un reloj no da una medición de temperatura de precisión.

¿Los termómetros de cuarzo sirven arriba de 200 °C?

Depende del modelo y de la sonda; no hay un límite superior común para todos. Para uso a alta temperatura, separe el rango de operación del rango con exactitud especificada y revise la resistencia al calor de la funda y del cableado.

¿Todo termómetro que dice "cuarzo" mide frecuencia?

No. Un termómetro con tubo de protección de cuarzo fundido (vidrio de cuarzo) no es lo mismo que uno que mide con un resonador de cuarzo. Revise en la especificación si el elemento sensor es una resistencia de platino o un resonador de cuarzo, en lugar de guiarse por el nombre del producto.

¿El certificado de calibración JCSS tiene vencimiento?

No. El NITE indica que los certificados JCSS no tienen periodo de validez. El usuario decide cuándo recalibrar según la frecuencia de uso y el entorno, igual que con un certificado emitido por un laboratorio acreditado por la ema.

Fuentes

• Termómetro de cuarzo como patrón de calibración: Yokogawa Test & Measurement, medición de voltaje y temperatura (en japonés)
• Resonadores de cuarzo en relojes: Epson, principios y usos de los dispositivos de cristal (en japonés)
• Ejemplo de sensibilidad (cerca de 1 kHz/K): Sociedad Japonesa de Propiedades Termofísicas, fundamentos de la medición de temperatura (1989, en japonés)
• Termómetro de cuarzo con corte LC, pendiente de 1,000 Hz/°C, especificaciones: Hewlett-Packard Journal, marzo de 1965, "The Linear Quartz Thermometer"
• OCXO: Nihon Dempa Kogyo (NDK), características del OCXO (en japonés)
• Validez del certificado JCSS, criterios de acreditación, marca ilac-MRA: NITE, preguntas frecuentes de JCSS (en japonés)
• Certificado JCSS de muestra (ISO/IEC 17025, MRA de ILAC/APAC, k = 2): NITE IAJapan, certificado de calibración JCSS de muestra
• Estatus de la ema en el ILAC MRA: ILAC, buscador de signatarios del MRA
• CENAM como Instituto Nacional de Metrología: Secretaría de Economía, PLATIICA, Centro Nacional de Metrología
• Requisito de laboratorios externos en IATF 16949 (7.1.5.3.2): ANAB, uso de símbolos de acreditación e IATF 16949 (en inglés)
• Selección de baños de calibración: Fluke, "Buying the Right Temperature Calibration Bath for Your Laboratory"
• Rango del termómetro de resistencia de platino en la ITS-90: NIST Technical Note 1265, "Guidelines for Realizing the ITS-90"
• Clases de tolerancia IEC 60751: JUMO, "Pt100 accuracy class"
• JIS C 1604:2013 e IEC 60751:2008: Japanese Standards Association, vista previa de JIS C 1604:2013 (en japonés)