¡No una, ni dos si no tres a la vez!
En ASSI Labs, más en concreto en la calibración de equipos de temperatura, se suelen calibrar por comparación los equipos; es decir, se compara la señal del equipo a calibrar con nuestros patrones calibrados que miden la temperatura generada por un medio isotermo. Para este tipo de calibración se suele emplear un equipo que, tal y como se dice en el título coexisten en equilibrio los tres estados de agregación del agua: líquido, sólido y gas.
Este estado de coexistencia se denomina como punto triple del agua que corresponde a una temperatura (Ttp) de 0,01ºC (273,16K) y 611,73 Pa (Ptp) según la escala internacional de temperatura ITS90. El patrón con el que se caracteriza es la celda del punto triple del agua, con la cual se puede determinar la estabilidad o deriva a corto plazo del sensor que queremos calibrar y/o de los propios patrones. En ASSI Labs apostamos por este tipo de equipos que nos permiten obtener mediciones más precisas y mejor contribución en la incertidumbre de nuestros equipos de referencia, así como detectar las desviaciones de las sondas patrón entre calibraciones o bien caracterizar sondas mediante las relaciones de resistencia en las calibraciones a puntos fijos de la ITS90, ésto último empleado en laboratorios primarios o nacionales.
Figura 1 (izquierda): Diagrama de fases del agua Figura 2 (derecha): Celda de punto triple del agua
La celda de punto triple del agua es un cilindro de borosilicato o sílice fundida que consta de una doble pared sellada. En su interior contiene agua destilada (fase líquida) cuya composición isotópica sea equiparable, casi idéntica, a la del estándar medio de agua oceánica de Viena» o «VSMOW» y un espacio que contiene el vapor de agua pura. Es muy importante el material con el que está hecha ya que es necesario que sea inerte y así no se contamina la celda con impurezas ni se altera sus condiciones óptimas para obtener el punto triple del agua.
Bien, ahora que ya sabemos con un poco más de detalle que es el punto triple y como es la celda de punto triple del agua, vamos a ver cómo se consiguen las tres fases… ¡a la vez!
Para llevar a cabo el punto triple del agua es necesario que el tubo esté seco y limpio y se debe preparar un baño de hielo en el cual se introducirá la celda para su pre enfriamiento. Una vez ya ha pasado un tiempo prolongado de enfriamiento se extrae la celda del baño de hielo y en la cavidad interior se añaden unas gotas de alcohol etílico y se va introduciendo, rápidamente y distribuido por igual, dióxido de carbono sólido, también conocido como hielo seco, éste finamente dividido. Se golpea muy suavemente la celda para que se compacte el dióxido de carbono y así ver cómo se va formando la capa de hielo. Se continúa añadiendo hielo seco hasta que se forma una capa uniforme de hielo alrededor de las paredes del tubo. Con el hielo seco que resta en el orificio se puede extraer o bien dejarlo evaporar lentamente y así consolidamos la capa de hielo en el fondo del tubo.
Una vez ya está, se introduce un fluido pre enfriado dentro del tubo, habitualmente alcohol etílico y se coloca de nuevo la celda dentro del baño de hielo y se deja en él llegando a mantener su temperatura de equilibrio termodinámico con una precisión de ±0.0001ºC durante ¡más de una semana! Y ya estaría la celda preparada para medir con ella, siempre introduciendo la sonda a calibrar dentro del tubo central y que éste esté lleno del fluido que facilite la transferencia de calor.
Figura 3: Esquema del punto triple del agua
Así pues, con este método sencillo como es conseguir que coexistan las tres fases del agua conseguimos una referencia fácil de reproducir, observar y uno de los estándares de temperatura disponibles con mayor exactitud, fundamental para la calibración de termómetros u otros sensores de temperatura. En ASSI apostamos por equipos y patrones con los que obtener mayor capacidad y calidad en nuestras calibraciones.
Por si os habéis quedado con ganas de ver más… aquí tenéis un vídeo de nuestros compañeros de fluke dónde llevan a cabo el experimento y podéis ver gráficamente todo lo que os hemos explicado anteriormente.