Calibración de humedad: sensores HR, referencias e incertidumbre

Calibrar un sensor de humedad relativa exige comparar en condiciones definidas, especialmente de temperatura. Dos lecturas diferentes, tomadas en zonas con distintas temperaturas, no demuestran por sí solas un error de la sonda. Hay que identificar la cadena, asignar una referencia con incertidumbre y demostrar que los valores comparados describen condiciones compatibles.

1. Humedad relativa y temperatura van unidas

La humedad relativa, denominada aquí HR, expresa la relación entre la presión parcial del vapor de agua y su presión de saturación en las condiciones especificadas. La temperatura modifica esa referencia de saturación: a presión parcial de vapor constante, un aumento de temperatura reduce la HR. Por ello, indicar únicamente «50 %» no describe completamente un punto de calibración.

El punto de rocío, el punto de escarcha y la concentración de vapor son magnitudes diferentes. La conversión a HR requiere la temperatura del gas, un modelo apropiado y las correcciones de presión pertinentes; a bajas temperaturas también importa la referencia al agua o al hielo. No traslades un valor calculado a otra posición sin evaluar las condiciones locales.

2. Define la cadena y la referencia

Identifica sonda, filtro protector, indicador, canal, cable, salida y ajustes de configuración. Aclara si el resultado corresponde a la pantalla, a la señal analógica o al valor registrado por el sistema. Una verificación electrónica de la entrada no caracteriza el elemento sensible ni su exposición al aire. El sensor de temperatura utilizado en la conversión también necesita evidencias adecuadas.

Un generador de presión/temperatura establece condiciones mediante magnitudes medidas y un modelo. Un higrómetro de espejo enfriado mide el punto de rocío; obtener HR requiere además la temperatura del gas. Un sensor HR de referencia permite la comparación directa, pero exige conocer correcciones, incertidumbre, deriva e histéresis. La consigna de la cámara no sustituye esas evidencias.

Las soluciones salinas generan condiciones de equilibrio dependientes de la temperatura: el valor tabulado no es exacto ni describe automáticamente el recipiente real. Importan composición, estado de la solución, estanqueidad, contaminación y equilibrio. Dentro de su propio método, la guía DKD-R 5-8 no las acepta como vía de trazabilidad metrológica, aunque admite usos para comprobaciones intermedias y generación con una referencia separada. Esta decisión metodológica no constituye una prohibición universal de las NCF.

3. Lista de control: ¿puede interpretarse la comparación?

Esta lista original conecta las comprobaciones principales con una decisión concreta. Completarla antes de interpretar una diferencia evita ajustes que compensan el banco de ensayo en lugar del sensor.

Una cámara vacía y otra que contiene instrumentos calientes pueden generar condiciones diferentes. Incluso una lectura estable puede diferir de forma persistente entre dos posiciones. Evita el contacto con líquidos o aerosoles salinos y respeta las condiciones de seguridad y compatibilidad de la configuración.

4. Puntos, respuesta e histéresis

Acuerda puntos HR y temperaturas pertinentes para el uso, método, secuencia, réplicas y criterios de equilibrio. Ninguna serie de puntos sirve para todos los sensores. Una calibración a temperatura ambiente no demuestra automáticamente las prestaciones a temperaturas de uso muy distintas.

Registra la aproximación a cada punto: la respuesta puede depender de la humedad anterior. Una secuencia exclusivamente ascendente no cuantifica necesariamente la histéresis, diferencia de respuesta al mismo valor alcanzado desde direcciones opuestas. Distingue este efecto de la repetibilidad y del tiempo de respuesta. No promedies indiscriminadamente recorridos distintos; declara cómo se presentan o incluyen en la incertidumbre.

El criterio de estabilidad debe considerar la referencia y el instrumento, no solo el controlador. Más lecturas consecutivas no siempre equivalen a observaciones independientes: adquirir datos más deprisa no elimina la deriva ni la correlación. Conserva horarios, condiciones y motivos de las exclusiones previstas por el método.

5. Unidades e incertidumbre: caso simulado

Definimos el error como e = indicación − referencia y la corrección como c = −e. Si la HR se expresa en porcentaje, la diferencia se expresa en puntos porcentuales HR. El error relativo exige, en cambio, dividir por el valor de referencia. Escribir solo «error del 1 %» deja una ambigüedad decisiva.

En el caso simulado, la referencia indica 51,0 % HR en una zona a 25 °C; la sonda indica 48,0 % HR en una zona a 26 °C. La diferencia aparente es −3,0 puntos porcentuales. No podemos atribuirla enteramente al sensor ni restar una corrección térmica arbitraria. Se necesitan mediciones locales, caracterización del volumen y una comparación controlada, conservando los datos iniciales.

Tras documentar condiciones comparables a 25 °C, la referencia vale 50,0 % HR y la sonda indica 50,6 % HR: e = +0,6 puntos porcentuales, c = −0,6 puntos porcentuales. El error relativo es 0,6 / 50,0 × 100 = +1,2 %. La incertidumbre expandida simulada es U = 0,8 puntos porcentuales, con k = 2: no es el 0,8 % de la lectura.

Supongamos una regla acordada para este punto: |e| + U ≤ 2,0 puntos porcentuales. El resultado es 1,4 ≤ 2,0. Cumple el criterio simulado únicamente en las condiciones consideradas; no demuestra todo el intervalo ni autoriza cambiar la regla retrospectivamente.

El balance debe evaluar las contribuciones pertinentes de referencia, temperatura y gradientes, estabilidad, resolución, repetibilidad, deriva e histéresis. Convierte las contribuciones a la misma unidad mediante el modelo; considera correlaciones y componentes ya incluidos. La incertidumbre del certificado no cubre automáticamente el uso posterior, la contaminación o un montaje diferente.

6. Del informe al uso

El informe debe permitir reconstruir objeto, configuración, método, puntos HR/temperatura, resultados, incertidumbres, factor de cobertura y tratamiento de la histéresis. Si se realiza un ajuste, separa los resultados anteriores y posteriores a la intervención. Especifica dónde aplicar las correcciones: una corrección documentada pero no aplicada en el sistema no cambia el valor registrado.

Las funciones autorizadas definen los usos permitidos y las comprobaciones según el riesgo y el historial. Evalúa cambios de filtro, exposición a condensación o disolventes, mantenimiento y deriva. Una comprobación intermedia útil tiene referencia y condiciones conocidas; comparar dos sondas igualmente contaminadas puede no revelar un problema común.

Profundiza en la calibración de la cadena termométrica y el balance de incertidumbre. La cualificación y el mapeo de la cámara siguen siendo una evaluación distinta. Encontrarás otros recorridos en el hub Calibración y metrología de laboratorio.

7. Fuentes y alcance

Verificación: 1 de octubre de 2026. Las guías técnicas se aplican dentro de su propio alcance; la lista y el caso son elaboraciones originales de GuideGxP, no un procedimiento universal.

1. PTB/DKD-R 5-8, revisión 0, edición inglesa de octubre de 2019 — calibración de higrómetros HR, referencias, condiciones y secuencias; edición enlazada desde el catálogo oficial actual.
2. L. Greenspan, NBS, Humidity Fixed Points of Binary Saturated Aqueous Solutions, 1977, 81A(1), 89–96 — estudio científico histórico sobre equilibrio, temperatura e incertidumbres de soluciones saturadas.