Hacia el diseño de la nueva generación de patrones nacionales de humedad

Abstract

El trabajo de investigación desarrollado en esta tesis ha sido el adquirir los conocimientos y experiencia conducentes al diseño y validación final de la nueva generación de patrones nacionales de humedad, con el objeto de diseñar un futuro higrómetro patrón, basado en un resonador de microondas. Se ha realizado un estudio de los métodos de generación y técnicas de medida de humedad en gases que garanticen la trazabilidad metrológica de los patrones de humedad al Sistema internacional. Se ha realizado un estudio comparativo de varios analizadores de humedad para un margen de medida inferior a 1 micromol/mol. El estudio ha consistido en evaluar tiempo de respuesta, estabilidad a corto plazo e histéresis de instrumentos de alto nivel de medida de humedad de precisión basados en tres principios de medida diferentes: condensación, microbalanza de cuarzo (QCM) y espectrómetro cavity-ringdown (CRDS), con el objeto de desarrollar las técnicas de medida necesarias y evaluar las características de los instrumentos disponibles. Se han caracterizado dos patrones de transferencia, en un margen de -75 ºC a – 10 ºC de punto de escarcha, en el generador de equilibrio termodinámico de dos presiones, actual patrón nacional de humedad baja. Se ha desarrollado la caracterización experimental de la eficiencia de saturación realizada con dos higrómetros de condensación, en la que se han puesto de manifiesto las dificultades en la medida en los límites inferiores del margen evaluado y la necesidad de alinearse con el estado del arte en técnicas más novedosas en generación y medida encaminadas a la mejora de CMC y margen de medida de baja humedad.

Finalmente, se han realizado las medidas preliminares orientadas al desarrollo de un patrón de medida de humedad basado en técnica de medida de resonancia por microondas. Se ha caracterizado la sensibilidad de un resonador de microondas cilíndrico para la detección del punto de rocío, para ello se ha estudiado el cambio de fase de la mezcla CO2 + C3H8, a altas presiones, con el objetivo de desarrollar un nuevo patrón de humedad. Se han implementado las modificaciones para su transformación en higrómetro y se ha caracterizado la sensibilidad en frecuencia a la humedad en gases.