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Estufas de laboratorio

Las estufas son esenciales para todo tipo de preparación y análisis de muestra, que permiten analizar o efectuar pruebas de resistencia a la temperatura para la fabricación y transformación de diferentes materiales, como: metal, plástico, goma, madera, entre otros, pues se necesita de calor para poder evaluar estos productos en diferentes niveles y procesos: para cocer, secar, fundir, dilatar, desgasificar.

En general la mayoría de los modelos de estufas para laboratorio alcanzan entre los 200 y 300ºC.

Además, en todas las estufas de laboratorio hemos incorporado una muy importante característica a destacar la clase de seguridad 3.1, según la norma estándar DIN 12880. Esta normativa nos indica que para la clase 3.1. es necesario un segundo nivel de seguridad con control independiente al que regula la temperatura de la estufa. Esto implica el uso de dos sondas de temperatura independientes controladas mediante dos sistemas, también independientes. Uno para regular la temperatura de trabajo y otro para caso de accidente o incendio.

La funcionalidad de este sistema de seguridad se basa en un sistema físico que lleva a desconectar de forma mecánica el instrumento de la corriente, si se da un caso de sobre-temperatura.

Las estufas en los laboratorios son muy útiles no solo para el tratamiento de muestras o materiales, sino también para la eliminar cualquier posibilidad de tener actividad biológica. Además, gracias a las estufas comercializadas por LabProcess, y gracias a la alta calidad de las resistencias y su colocación en las estufas, así como el riguroso control realizado constantemente por el microprocesador, se puede contar con la máxima seguridad y precisión en el tratamiento de estos materiales especialmente delicados.

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Historia del termómetro

El ser humano siempre ha conocido las sensaciones de calor y frío, pero la medida de ambas sensaciones era desconocida. Desconocemos si en civilizaciones antiguas la temperatura se llegó a medir de alguna forma, pero no fue hasta el Renacimiento cuando Galileo Galilei construyó un dispositivo que usaba la contracción del aire en un recipiente para mover una columna de agua, que a su vez se utilizaba para indicar la intensidad del enfriamiento, pero debido a su imprecisión dado que este sistema se veía afectado por la presión del aire, terminó abandonándose.

Veinte años después, el médico italiano Santorio, introdujo un líquido dentro de un tubo de vidrio, lo selló y observó cómo el líquido se movía hacia arriba mientras se expandía. Una escala en el tubo facilitaba la visualización de los cambios, pero todavía no se contaba con unidades de temperatura precisas.

Los primeros termómetros, un tubo sellado de vidrio en cuyo interior se utilizaban líquidos como alcohol o mercurio que, al cambiar su volumen con la temperatura, permitía mediante el marcado en la superficie del vidrio, determinar la temperatura. Fueron inventados por Ole Christensen Romer y Daniel Gabriel Fahrenheit. Este diseño fue por primera vez el más eficaz, dada su respuesta lineal a los cambios de temperatura.

Hoy los de mercurio debido a su toxicidad están prohibidos y se utilizan otros líquidos.

Entonces la necesidad fue la de dar un valor numérico a lo que se consideraba “frío” o “caliente” y permitió conocer las propiedades de las sustancias que, en función de la temperatura, varían su volumen y solubilidad, así como su estado (sólido, líquido, gaseoso, o plasma).

Más tarde en el siglo XIX se inventa el sensor de temperatura bimetálico, que emplea la diferencia en la expansión de dos placas de metal unidas para activar termostatos o similares, era barato de fabricar además de robusto, lo que favoreció su aplicación y difundió la aplicación del control de la temperatura.

En 1821, Thomas Johann Seebeck descubrió el efecto termopar. El físico estonio-alemán demostró que cuando dos extremidades de metales distintos se unen a temperaturas diferentes, se crea un voltaje. Esta relación permite llevar a cabo una conversión directa de la diferencia de temperatura a voltaje eléctrico. Por su parte, el físico francés Jean Peltier descubrió que este efecto puede funcionar en sentido contrario y, en consecuencia, utilizarse para enfriar.

Más de un siglo después, en 1932, C.H. Meyers midió la resistencia eléctrica de un hilo de platino y observó que ofrecía una medición más precisa. Hoy en día, los sensores de platino Pt100 (resistencia de 100Ω a 0ºC y un coeficiente de temperatura fijo α=0,003851 °C^-1) y el Pt1000 (resistencia de 1000Ω a 0ºC) son de los más utilizados. Este tipo de sensores han evolucionado de forma considerable y pueden encontrarse en multitud de versiones: cerámicos, de película, etc.

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¿Cómo se mide la temperatura?

A día de hoy, la temperatura se describe como una magnitud relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica, y relacionada de forma directa con la parte de la energía interna conocida como cinética.

La energía cinética es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, ya sea en un sentido traslacional, rotacional o en forma de vibraciones. Cuanto mayor sea la energía cinética de un sistema, mayor será su temperatura. En el caso de un elemento sólido, los movimientos en cuestión son las vibraciones de las partículas que lo conforman. En el caso de un gas ideal monoatómico, se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (en gases multiatómicos, también deben tenerse en cuenta los movimientos rotacional y vibracional).

Asimismo, existen otros modos de medir la temperatura, como, por ejemplo, los papeles sensibles a la temperatura que cambian de color según la temperatura medida.

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Unidades de medición de la temperatura

En el sistema internacional de unidades, la unidad de temperatura es el Kelvin (K), y el punto de inicio de la escala Kelvin (y también para la escala de Rankine) es el cero absoluto correspondiente a -273,15°C (grados Celsius o centígrados) igual a 0°K (grados Kelvin), o bien -459,67°F (grados Fahrenheit) que es la temperatura más baja posible que puede existir.

La escala más utilizada es la escala Celsius que mide en grados centígrados, aunque en Estados Unidos se utiliza preferentemente la escala Fahrenheit.

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¿Cómo se calibran los termómetros?

La calibración de termómetros consiste en la comparación con otro equipo más preciso denominado patrón, para estimar su exactitud (corrección) y precisión (incertidumbre).

Como patrón se utiliza un termómetro de resolución adecuada y calibrado con referencia a la Escala Internacional de Temperatura de 1990, EIT-90, acompañado de un certificado de calibración expedido por un laboratorio acreditado o un ente nacional de metrología, debiendo constar en el certificado la trazabilidad a patrón de referencia, la incertidumbre expandida y el factor (o probabilidad) de cobertura que se ha utilizado en el cálculo de incertidumbre expandida.

Se recomienda realizar calibraciones a intervalos definidos para garantizar la seguridad de los procesos productivos.

Para la calibración se usan varios sistemas dependiendo de las precisiones necesarias y del tipo de sensores, utilizándose diferentes baños (portátiles o fijos) con líquidos, normalmente aceites especiales, así como el sistema de bloque seco.

El tipo de bloque seco permite la calibración sin líquidos mediante unos orificios para introducir las sondas a calibrar. Para obtener un buen acoplamiento a la temperatura entre bloque y sonda, el agujero debe de tener un diámetro muy similar a la sonda.

Términos utilizados en las calibraciones realizando un número finito de mediciones:

Error máximo permitido: Valor extremo de un error permitido por especificaciones, reglamentos, etc. para un instrumento de medida.
Error sistemático: Media entre un número infinito de medidas del mismo mesurando realizadas bajo condiciones de repetibilidad, menos un valor verdadero del mesurando.
Exactitud: Capacidad de un instrumento para dar respuestas cercanas a un valor verdadero.
Imprecisión: Coeficiente de variación de un conjunto de resultados obtenidos al medir repetidamente un mesurando con un mismo procedimiento de medida.
Incertidumbre de medida: Dispersión de los valores al efectuar una medición, atribuidos al mesurando.
Patrón: Material de referencia o instrumento de medida destinado a definir y reproducir uno o varios valores de una magnitud, como referencia.
Resolución: La menor diferencia de indicación de un dispositivo visualizador que puede captar significativamente.
Trazabilidad: Resultado de una medida o un patrón que pueda relacionarse con referencias a patrones nacionales o internacionales, teniendo en cuenta todas las incertidumbres.
Valor verdadero: Valor atribuido a una magnitud determinada y aceptado por convenio.

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