ee en lámparas con trazabilidad en las mediciones ... · laboratorio de radiometría y fotometría...

EE en Lámparas con

Trazabilidad en las Mediciones

Fotométricas al Radiómetro Criogénico.

A. Zinzallari, D. Luna, V. Jesiotr, L. Jazwinski,

G.Boggio Marzet, E. Scatena, E. Yasan, J. Babaro

INTI

Instituto Nacional de Tecnología Industrial.

Centro de Física y Metrología

Es el instituto de metrología nacional y tiene como función legal la realización y mantenimiento de los patrones de las unidades de medida,

conforme al Sistema Internacional de Unidades (SI), así como su diseminación en los ámbitos de la metrología científica, industrial y legal,

constituyendo la pirámide de la trazabilidad metrológica nacional.

Laboratorio de Radiometría y Fotometría

Dentro de sus tareas se encuentra la realización del patrón primario de fotometría (la realización de la candela).

A

Sistema Internacional de Unidades:Función de eficiencia espectral luminosa para visión fotópica (curva V()).

Es el resultado de un estudio estadístico publicado por la CIE en 1931.

Definición: La candela es la intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente queemite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hertz y que tiene una intensidadradiante en dicha dirección de 1/683 watt por estereorradián.

Ω=A/r2 [sr]

Las unidades utilizadas en fotometría son básicamente las mismas que en radiometría ponderadas según la respuesta espectral del ojo humano (curva V())

Potencia radiante: watt (W) Flujo luminoso: lumen (lm)

Irradiancia: W/m2 Iluminancia: lux (lx) = lm/m2

Intensidad radiante: W/sr Intensidad luminosa: candela (cd) = lm/sr

Radiancia: W/(m2 sr) Luminancia: cd/m2

Curva V(): Función de eficiencia espectral luminosa para visión fotópica

Relación entre las unidades radiométricas y las fotométricas:

Curva V() Unidas Radiométricas Unidades Fotométricas Xm = Km ∫X e, V()

Xm = magnitud fotométrica X e, = magnitud radiométrica Km = eficiencia luminosa espectral máxima (683 lm/W)

Patrón de intensidad luminosa y cadena trazabilidad hasta hoy en INTI:

a. Lámparas primarias: Osram Wi41G (6A - 30V). Calibradas en otro INM (aprox. 250cd a TD = 2856K).

b. Luxómetro: Detector Trap con filtro V(λ) y apertura calibrada de (3.0043 0.0020) mm de diámetro(k=2).

c. Lámparas de trabajo: Osram o GE - FEL (1000W - 120V). Calibradas a partir de las primarias (aprox.1000cd a TD = 2856K).

a cb

Responsividad espectral de los detectores tipo trap:

Detalle de los detectores tipo trap:

Espectrofotómetro: Transmitancia espectral

Esquema detector fotométrico

Filtro V(λ)

Apertura Calibrada

Responsividad del detector corregido por el filtro V(λ):

Caracterización espectral de la fuente luminosa:

a. Mediante 20 filtros interferenciales distribuidos en el espectro visible.

b. Programa en Matlab basado en la recomendación CIE 198 / 2011.

c. Detector de silicio calibrado en base al trap. Responsividad espectral en A /(W nm).

Iluminante CIE A: 2856 K Laboratorio de Fotometría

c

Nanoamperímetro

a

b

Trazabilidad al radiómetro criogénico:

Con el objetivo de lograr autonomía metrológica, se

comienza a calibrar los detectores tipo trap a partir de nuestro radiómetro criogénico.

Se genera una nueva cadena de trazabilidad.

Funcionamiento del radiómetro criogénico:

Potencia Óptica Potencia Eléctrica

Principio de funcionamiento

Radiómetro criogénico en detalle:

Radiómetro Criogénico

Láser He-Ne

Láser Ar-KrBomba de vacio

Alimentación eléctrica 25 kVA

Medición de

Control radiómetroRack electrónica

Agu

a d

esde

y

haci

a el

Lás

er

Componentes ópticos:

Determinación de la responsividad espectral del detector tipo trap:

Futura cadena de trazabilidad en las mediciones fotométricas en INTI:

12m

m1

2

3

4

1 2

3

Apertura Calibrada Filtro V(λ)

4

2

Determinación de Flujo LuminosoMétodo Goniofotométrico

830

,360

( )nm

V m enm

K V d

VV

dId

VV

dEdA

2 ( )dA r sen d d

Km=683 lm/W

22

0 0

( , ) ( )V Vr E d sen d

1 1 1 11 1

( , ) ( , ) ( , ) ( , )( ) (cos( ) cos( )).( )

4i j i j i j i j

j j i ij i

I I I I

PASO DEL HELICOIDE

Medición de flujo luminoso con goniofotómetro (lumen):

φ [ lm ]=E [ lx ]Sup[m2 ]

Laboratorio de fotometría aplicada (Luminotecnia - Sala Negra)

Determinación de Flujo LuminosoEsfera integradora

• =Eind * (1 – p)/p*A

• / Eind = N/ Eind,N

• = N Eind / Eind,N

02075f802075f8

Medición de flujo luminoso con esfera integradora (lumen):

Laboratorio de fotometría aplicada (Luminotecnia - Sala Negra)

Calibración de luminancímetros:

Laboratorio de fotometría básica - Luminotecnia

Futuro patrón de luminancia

Placa de BaSO4

Actual patrón de luminancia

LuminancímetrosLuminancia: cd/m2

Luminancia: mediciones en campo

Nuevas adquisiciones del laboratorio:

Espectro fotómetro Perkin Elmer Lambda 1050.

Espectro radiómetro Everfine OST 300.

2- Contacto de los Laboratorios con el SAC

3- Documentación facilitada a los laboratorios

Los laboratorios de la RED SAC deben cumplir los requisitos de la normaISO/IEC 17025, el INTI Supervisa el funcionamiento de los Laboratorios dela RED.

El hecho de figurar en la página WEB del SAC, significa que el INTIasegura: la Competencia del Laboratorio, tanto en su Sistema de Gestióncomo los aspectos Técnicos y que las mediciones/calibraciones delLaboratorio son trazables a los Patrones Nacionales de Medida, pero no setrata de una Certificación ni una Acreditación.

Se entrega a los Laboratorios información: de aspectos históricosrelevantes, referida a la incorporación al Servicio Argentino de Calibración yMedición (SAC).

3- Documentación facilitada a los laboratoriosEn la página http://www.inti.gob.ar/sac pueden encontrar los requisitos paraincorporar los laboratorios a nuestra RED INTI-SAC, pudiendo consultar elReglamento, Solicitud de Incorporación, Aranceles, etc.

El proceso se inicia con la presentación de la Solicitud de Incorporación alINTI-SAC, la que debe estar acompañada por el Manual de la Calidad,Procedimientos Generales y Específicos, seguidamente sobre la base deesta documentación, se informa sobre los costos enviando el presupuestocorrespondiente, luego con el acuerdo del interesado se procede a laapertura de una orden de trabajo que incluirá el estudio de la documentacióny la evaluación "in situ" de los requisitos de gestión y técnicos.

Es decir, una vez que fue concluido el estudio de la documentación ellaboratorio es visitado por los evaluadores según un programa y fechas aconvenir.

3- Documentación facilitada a los laboratorios

Se brinda información que puede ser de ayuda para la actividad en la que estátrabajando el Laboratorio. Para ello el centro INTI - Física y Metrología hapublicado todo el sistema de gestión en su página a la cual se puede accederen (http://www.inti.gov.ar/fisicaymetrologia/) e ingresando en "Sistema de laCalidad" encontraran el Manual de la Calidad, Procedimientos Generales delSG, Planes de la Calidad y Procedimientos Específicos.

Hay disponibles en Internet, otras fuentes de información, en lo que aprocedimientos de calibración (de medida) se refiere. En la página del CentroEspañol de Metrología CEM. La mayoría de estos documentos se disponen enla biblioteca del INTI. http://www.cem.es/search/node/PROCEDIMIENTOS

En los siguientes links se accede a la lista de verificación utilizada por losauditores y al formulario de auditoría en el que se registrarán, (si los hubiere) loshallazgos de la auditoría y las Acciones Correctivas o de Contingencia quepropondrá el laboratorio.http://www.inti.gob.ar/sac/pdf/formularios_auditoria.dochttp://www.inti.gob.ar/sac/pdf/lista_verificacion.doc1

4- Evaluación de: Incorporación - Ampliación de Alcance - Mantenimiento

En este caso consideramos la Incorporación de un Laboratorio a laRED INTI - SAC, para el Servicio de la Determinación de EtiquetadoEnergético de Lámparas.

A partir de este caso, podemos ver que del Servicio de Asistencia TécnicaIntegral del INTI se logró:

•Que laboratorios privados fueran evaluados para implementar lacapacidad para verificar el Etiquetado de Eficiencia Energética enLámparas, por el Servicio Argentino de Calibración y Medición (SAC).

•Brindar Trazabilidad y Transferencia de Material de Referencia requeridopara que dichos laboratorios puedan permanecer en Estado de ControlMetrológico.

•Que el usuario pudiese adquirir lámparas con Etiquetado Energéticocontrolado (esto es, comprar productos que cumplen cabalmente con lodeclarado en el envase).

•El desarrollo de la capacidad de control de las fuentes luminosasingresadas a nuestro país.

•Importante ahorro energético por la sustitución de fuentes luminosas debaja eficiencia energética.

•Se creó una barrera para el ingreso al país de lámparas que no cumplancon el etiquetado de Eficiencia Energética.



Antecedentes del Etiquetado Energético de LámparasDadas las quejas de los usuarios de Lámparas Fluorescentes Compactas(FLC), el INTI decidió efectuar un estudio del comportamiento de lasmismas. De esta tarea se ocupó la Unidad Técnica Luminotecnia delCentro de Física y Metrología.

Los ensayos se realizaron sobre un total de 544 lámparas de distintasmarcas, los resultados de dicho estudio pueden encontrarse en lapublicación: Saber Cómo, N° 45 - octubre del 2006.http://www.inti.gob.ar/sabercomo/sc45/inti3.php#5

Como consecuencia de los malos resultados evidenciados por el estudio deINTI, el 21 de Diciembre de 2007 por medio del Decreto N° 140 se crea elPrograma Nacional de Uso Racional y Eficiente de la Energía(PRONUREE), que declaró de interés y prioridad nacional el usoracional y eficiente de la energía.

La publicación de la Disposición 86/2007 de la Dirección Nacional deComercio Interior, Lealtad Comercial puso en vigencia la Verificación delEtiquetado Energético Obligatorio de lámparas, sobre la base de las normasIRAM 62404-1 (Lámparas Incandescentes) e IRAM 62404-2 (LámparasFluorescentes) (INTI participó en la elaboración de ambas normas), CIE84-1989 (International Commission on Illumination).

Para que esta Disposición fuese puesta en vigencia era necesario que:

•Fuesen reconocidos por parte de la Dirección Nacional de ComercioInterior los laboratorios referidos al Régimen de la Resolución ex SIC y MN° 319/99, con capacidad para la medición de: flujo luminoso, parámetroseléctricos y envejecimiento controlado de grandes cantidades delámparas a fin de determinar la vida media de los lotes y la depreciacióndel flujo luminoso en el tiempo de vida.•Los Organismos de Certificación INTI e IRAM estuviesen acreditados por elOAA a tal efecto.


5. Sistemas obligatorios o voluntarios: En principio, los sistemas de certificacióna los que nos estamos refiriendo son por regla general voluntarios. Del control oficialse ocupan las Administraciones públicas, de forma que inspeccionan que secumplan los requisitos mínimos de seguridad alimentaria, seguridad laboral, respetomedioambiental, etc.

Al ser una certificación por el Sistema Nº 5 de la ISO, los Organismos deCertificación debían desarrollar, como mínimo, las siguientes actividades:- Evaluación de la documentación técnica y de ingeniería correspondiente alos modelos para los que se solicita la certificación.- Evaluación del sistema de control de la calidad de la planta productora conel fin de verificar su capacidad de mantener controlada y uniforme suproducción de los productos a certificar.- Selección de muestras para ensayo representativas de la producciónnormal de la fábrica.- Evaluación de los informes de ensayo para tomar una decisión sobre lacertificación


La Disposición establece que:

El total de lámparas que debe ser evaluada, se dividirá en cuatro grandes grupos:

• Lámparas incandescentes.(veremos que a partir del 2011 esto carecerá de sentido)

• Lámparas fluorescentes compactas con balasto electrónico incorporado.

• Lámparas fluorescentes con un solo casquillo de conexión.

• Lámparas fluorescentes con dos casquillos de conexión.



Los grupos deberán cumplimentar dos etapas en tiempos diferentes:

Primera etapa: cada importador / fabricante, deberá designar quecertificadora y laboratorio realizará los ensayos de eficiencia energética, ydeberán presentar la constancia de trámite de certificación y programa deensayo.

Segunda etapa: presentación efectiva de los informes de aprobación decada marca modelo comprendida por la Disposición, de no ser así Aduanano permitirá el ingreso al país de Marcas, Modelos de Lámparas noaprobadas, dando como consecuencia la obligatoriedad de etiquetado en elenvase.

Se establecerá un régimen de vigilancia que consistirá en un ensayo detipo completo cada 5 modelos certificados, por año. (de acuerdo a laresolución general de etiquetado energético 319/99)

Los laboratorios interesados en implementar la capacidad para verificar elEtiquetado Energético fueron: laboratorios privados de SeguridadEléctrica: Ladet, Ces, Iadev, Lenor y Shitsuke.

El INTI como referente para la medición de flujo luminoso de lámparas yen su carácter de Custodio de los Patrones Nacionales de Medida. Asistióen la implementación de éstas capacidades metrológicas así comotambién en el desarrollo de los procedimientos de medición y en elsuministro de lámparas de referencia de flujo luminoso a dichoslaboratorios.

A la fecha se encuentran reconocidos y están operando los siguienteslaboratorios: Ces, Iadev, Lenor y Shitsuke.


Los laboratorios IADEV, CES y LENOR fueron evaluados para EficienciaEnergética en Lámparas por el SAC, obteniendo el correspondienteCertificado de incorporación al SAC.

Eficiencia energética:Es la relación entre el flujo luminoso emitido y la potencia consumida.

Se mide de la siguiente manera:

Para lámparas incandescentes:A la hora y a las 750 horas de funcionamiento.

Para lámparas fluorescentes:A las 100 y a las 2000 horas (no permitiéndose más del 10% de lámparasquemadas en un lote de 20 lámparas y una disminución del flujo luminosono mayor al 20% del inicial al cabo de las 2000 horas) .


En el alcance se considerarán las siguientes condiciones:

1. Lámparas incandescentes.Potencia: desde 25W a 200W, inclusive.Con zócalo E27.Con bulbos de formato A, PA y PS (Bulbos comunes con formato esférico) claro o con revestimiento blanco, satinado o con revestimiento similar.

2. Lámparas fluorescentes con balasto incorporado.Potencias hasta 60W inclusive.

3. Lámparas fluorescentes con casquillos simples.Potencias hasta 60W inclusive.

4. Lámparas fluorescentes con doble casquillo.Potencias hasta 60W inclusive.


La cantidad de muestras a analizar por marca y modelo son:Lámparas Incandescentes32Lámparas Fluorescentes 20

Lámparas que quedan fuera del alcance:

Incandescentes: todos los formatos distintos a los esféricos y las lámparas de colores.

Fluorescentes: con potencias superiores a 60W.


Las etapas comienzan en fechas distintas para los distintos alcances:

1. Lámparas incandescentes con filamento de tungsteno:Primer etapa 60 días corridos a partir de la puesta en vigencia, o sea del día de reconocimiento del tercer laboratorio.Segunda etapa 270 días después del inicio de la primer etapa.

2. Lámparas fluorescentes con balasto incorporado igual que el grupo anterior, o sea igual que lámparas incandescentes.

3. Lámparas fluorescentes con casquillo simple.Primer etapa 330 días corridos a partir de la de la puesta en vigencia, o sea del día de reconocimiento del tercer laboratorio.Segunda etapa 150 días después del inicio de la primer etapa.

4. Lámparas fluorescentes con doble casquillo.Primer etapa 330 días corridos a partir de la puesta en vigencia, o sea del día de reconocimiento del tercer laboratorio.Segunda etapa 360 días del inicio de la primer etapa.


El Gobierno Argentino con el objetivo de la racionalización del uso de losrecursos energéticos y del cuidado del medio ambiente, implementó laentrada en vigencia la Ley 26.473 el 12 enero de 2009, prohibiéndose apartir del 31 de diciembre de 2010 la importación y comercialización delámparas incandescentes comunes de uso residencial.

Por este motivo se comentó con anterioridad que la etapa referida alámparas incandescentes convencionales no tendría importancia a partirdel 2011.

Como ya se mencionó, el proceso de Incorporación y/o Ampliación deAlcance comienza con el envío de la Solicitud de Incorporación, el MC,los Procedimientos Generales y Específicos (la denominación puedevariar de acuerdo al Laboratorio, algunos les dicen IT (Instrucciones deTrabajo, etc.) Las fórmulas de aplicación son las siguientes:



Sobre una muestra de 20 lámparas, seaceptará la clasificación con 3 o menoslámparas que no cumplan la clase, y serechazará con 4 o más que no cumplan laclase.Para muestras mayores a 20 lámparas seaplican los niveles de aceptación correspondenal plan de muestra simple, nivel S3, nivel decalidad aceptable (AQL) 6,5 de la IRAM 15.


En el SAC se realiza una lecturageneral de la documentaciónsuministrada por el Laboratorio,Solicitud de Incorporación, el MCy los Procedimientos Generalesy Específicos.

Si la información es consistentese remiten los ProcedimientosEspecíficos al Auditor Técnico, alos efectos de analizar losmismos en detalle.

Se envía el presupuesto y secoordina una fecha para realizarla Auditoría

Parte de la Solicitud de Ingreso donde seindica el Alcance que se desea Incorporar.


Otra parte de la Solicitud deIncorporación, en la que seEnumeran los procedimientosque se deberán evaluar a losefectos de determinar sicorresponde realizar laIncorporación.

Durante la Auditoría se utilizauna Lista de Verificación, queal igual que la Solicitud deIncorporación, cubre todos lospuntos de la ISO/IEC 17025. Acontinuación veremos algunasimágenes de informes deAuditoría con el viejo Formato.


Hoja del Informe de Auditoría en la quese registra el cumplimiento de lasAcciones Correctivas Propuestas, confecha de la verificación delcumplimiento y firma de los Auditores.

Actualmente se ha incorporado unaplantilla Word para facilitar laelaboración del Informe de Auditoría.Ejemplo de un Informe Nuevo

Una vez que se cumplieron todas lasAcciones Correctivas propuestas, seprosigue con el proceso deIncorporación, que consistirá en lafirma del Convenio y la emisión delCertificado INTI – SAC.


Completados estos pasos se incorpora el Laboratorio a la Página WEB delSAC.

Antes que el Laboratorio emita Certificados a terceros debe enviarlos a losAuditores para su evaluación a los efectos de evitar posibles errores.

Cuando ya hay certeza que el Laboratorio emite los certificados conformea lo requerido por el INTI-SAC, se le informa que está en condiciones deemitir certificados de Calibración/Medición sin necesidad de enviar copia alINTI para su evaluación.

Veremos a continuación algunas Imágenes de Laboratorios de la Red, lasEsferas de Integración de Flujo Luminoso, Bancos de envejecimiento delámparas, Sistemas de adquisición de datos, etc.

ESFERA INTEGRADORA DE FLUJO LUMINOSO BANCO DE ENVEJECIMIENTO

Laboratorio Lenor


COMPOSICIÓN ESPECTRAL DE LAMPARA ESTABILIZADORES DE TENSIÓN

Laboratorio Lenor


GRAFICO DE VARIABLES

Laboratorio Lenor


ESFERA INTEGRADORA DE FLUJO LUMINOSO BANCO DE ENVEJECIMIENTO

Laboratorio CES


ADQUISICIÓN AUTOMÁTICA DE PARÁMETROS CONTROL DE ENCENDIDO

Laboratorio CES


Estructura de la Red SAC

El certificado emitido por un laboratorio de la Red lleva el logo respectivo junto a los logos del INTI y SAC

Conclusiones

• EL INTI cumple con el mandato legal de desarrollar la infraestructura nacional de mediciones.

• Se mejora la capacidad de medición de la industria.

• El constante crecimiento demuestra la aceptación del sistema por la sociedad.

Av. Gral Paz 5445(1650) San MartínBuenos Aires, Argentina4724-6200 int [email protected]

¡Muchas Gracias!

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