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METROLOGÍA Y CALIBRACIÓN
CAROLINA SOTO MARIPÁN
ENCARGADA DE CALIBRACIONES
SUBDEPARTAMENTO DE NORMALIZACIÓN Y CONTROL LNV
MOP - Dirección de Vialidad - Laboratorio Nacional
CONTENIDO
Conceptos básicos de Metrología (Trazabilidad,
Calibración, Verificación, Error, Incertidumbre).
Clasificación y Verificación de Balanzas.
Interpretación de Certificados de Calibración para
dispositivos de carga (balanzas y prensas).
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
Ciencia que se ocupa de las mediciones y
sus aplicaciones.
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
Unidades de medida.
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
Equipos utilizados para efectuarlas.
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
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¿QUÉ ES LA METROLOGÍA?
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Conceptos básicos de Metrología
Exactitud de medida.
Error.
Incertidumbre.
Trazabilidad.
Calibración.
Verificación.
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Exactitud de medida
Proximidad entre un valor medido y el valor verdadero del
mensurando
Posee una componente de veracidad y una de precisión
de medida.
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+ V
era
cid
ad
-
+ Precisión -
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Valor medido menos un valor de referencia.
Error = indicación - patrón
Error
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Valor medido
9,8 m.
Valor de referencia
10,0 m.
Error = 9,8 m - 10,0 m = -0,2 m
Incertidumbre
Parámetro estadístico asociado al resultado de
una medición que caracteriza la dispersión de
los valores que podrían razonablemente ser
atribuidos al mensurando.
Se denota con la letra U.
Ejemplo : La temperatura ambiente promedio
es de 21,0 ± 0,2 ºC
[ 20,8 ºC – 21,2 ºC ]
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No confundir…
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Error: Diferencia entre el valor medido y un valor
verdadero del mensurando. Tiene signo.
Incertidumbre: Duda acotada acerca del
resultado de la medición. Es un
intervalo.
Trazabilidad
Propiedad de un resultado de una medición o del
valor de un patrón, tal que pueda relacionarse con
referencias establecidas, generalmente patrones
nacionales o internacionales, a través de una
cadena in-interrumpida de comparaciones, todas
ellas con incertidumbres determinadas (V.I.M.)
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BIPM: Bureau International des Poids et Mesures
(Oficina internacional de pesos y medidas)
Ejemplo de Trazabilidad
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Intercomparaciones RNM
INN+LCPN
Laboratorios de calibración Acreditados
Laboratorios internos de calibración Empresa X
INM
Laboratorios de calibración Acreditados
Laboratorios internos de calibración Empresa Z
Exportar √
Calibración.
Conjunto de operaciones que establecen, bajo
condiciones especificadas, la relación entre los
valores de una magnitud indicados por un
instrumento de medición, y los valores
correspondientes de esa magnitud materializados
por patrones, con sus incertidumbres asociadas
(V.I.M.).
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Verificación.
Conjunto de operaciones llevadas a cabo por un
organismo o personal competente y que tiene
como finalidad constatar o afirmar que el
instrumento satisface plenamente las exigencias
de los reglamentos o especificaciones. Aportación
de evidencia objetiva que un ítem dado, cumple
requisitos especificados.
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Ajuste.
Arreglar, modificar, hacer o poner algo en el
instrumento, para que errores de indicación estén
dentro de lo permisible.
Conjunto de operaciones realizadas sobre un SM
para que proporcione indicaciones
correspondientes a valores dados de la magnitud
a medir.
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Ciclo metrológico de un instrumento
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Mantención
preventiva
Calibración
Verificación
Ajuste
Uso habitual
Cumple
NO
SI
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Balanzas
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La Masa de un cuerpo es la cantidad de materia contenida en él. Su valor es deducido por comparación entre el cuerpo y los patrones de masa en una balanza.
La masa no depende de la latitud ni de la altura.
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Conceptos de Masa y Peso
Balanzas Capacidad Máxima
(CMax.): Capacidad máxima de pesaje sin tomar en cuenta la capacidad aditiva de tara.
Capacidad Mínima (CMin.): Valor de carga bajo el cual los resultados de pesaje pueden estar sujetos a errores significativos.
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Balanzas Intervalo de escala
actual (d):Distancia entre dos marcas expresadas en valores de masa (análogo) y diferencia entre dos valores consecutivos (digital).
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Balanzas
Intervalo de verificación de escala (e): Valor expresado en unidades de masa utilizado para la clasificación y verificación del instrumento.
Número de intervalos de escala (n): Cociente entre la capacidad máxima y el intervalo de verificación de escala e.
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Clasificación de Balanzas
Clase de
exactitud
e, intervalo de
escala de
verificación
n, número de intervalos de
escala de verificación
Capacidad
Mínima CMin
(Límite más
bajo) Mínimo Máximo
Clase I 0,001 g ≤ e 50000 100e
Clase II 0,001 g ≤ e ≤ 0,05
g
0,1 g ≤ e
100
5000
100000
100000
20e
50e
Clase III 0,1 g ≤ e ≤ 2 g
5 g ≤ e
100
500
10000
10000
20e
20e
Clase IIII 5 g ≤ e 100 1000 10e
Nota: Para determinar la Capacidad Mínima (CMin), se reemplaza el intervalo de
verificación de escala (e), por el intervalo de escala real (d), cuando sean diferentes.
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Errores máximos permitidos
Error Máximo
Permitido en
servicio
Para cargas m expresadas en intervalos de escala de verificación e
Clase I Clase II Clase III Clase IIII
± 1 e 0 ≤ m ≤ 50000 0 ≤ m ≤ 5000 0 ≤ m ≤ 500 0 ≤ m ≤ 50
± 2 e 50000 < m ≤ 200000 5000 < m ≤ 20000 500 < m ≤ 2000 50 < m ≤ 200
± 3 e 200000 < m 20000 < m ≤ 100000 2000 < m ≤ 10000 200 < m ≤ 1000
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Patrones de Calibración
Las masas utilizadas para la verificación de
un instrumento no deberán presentar un
error mayor a un 1/3 del error máximo
permitido del instrumento para la carga
aplicada.
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Clases de exactitud de Masas Patrones. OIML R111
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Clases de exactitud de Masas Patrones.OIML R111
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Recomendación Clase de Exactitud de los Patrones para efectuar calibraciones
Exactitud de la balanza Número de divisiones
n=CMáx/e
Exactitud requerida en los
patrones
Clase 4 corriente ≤ 1000 d Clase M3
Clase 3 Media ≤ 10000 d Clase M2 M1
Clase 2 Fina
Balanzas de precisión
≤ 30000 d
≤ 100000 d
Clase F2
Clase F1
Clase 1 Alta > 100000 d Clase E2
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Prueba de Repetibilidad La repetibilidad de la balanza es una medida de lo
bien que ésta será capaz de medir de forma
repetitiva una masa. Junto con el resto de las
pruebas a realizar, nos asegura que el valor de la
masa obtenido es el correcto.
La prueba de repetibilidad se realizará con una
carga cercana a la capacidad máxima de la
balanza (≈ CMax). La manera de realizar el
estudio de repetibilidad será, una vez ajustado el
cero, colocar y quitar la masa, o masas patrón,
una serie de 10 veces, anotando, cada vez que se
obtenga la estabilidad, el valor indicado.
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Prueba de Repetibilidad
La diferencia entre los resultados de varios
pesajes de la misma carga no debe ser mayor que
el valor absoluto del error máximo permitido del
instrumento para esa carga (Norma
NCh2562.Of2001).
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Prueba de Excentricidad
Este ensayo, se realiza para estudiar las diferencias en
las lecturas de la balanza, cuando las cargas se sitúan
fuera del centro geométrico del plato. Las diferentes
indicaciones de la carga aplicada deben cumplir con los
errores máximos permitidos.
Se utilizará una carga de un 1/3 ó 1/4 de la capacidad
máxima de la balanza. Situar la masa, o masas patrón,
en el centro del platillo y efectuar la lectura. Después
realizar la misma operación con las masas desplazadas
del centro a las posiciones 2, 3, 4 y 5 indicadas en la
figura, haciendo la lectura correspondiente en cada
posición. El error de excentricidad Eecc corresponde a la
máxima diferencia entre la indicaciones obtenidas:
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Prueba de Excentricidad
Eecc = lmax – lmin
El error de excentricidad
Eecc deberá ser menor o
igual al valor absoluto del
error máximo permisible.
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Prueba de Discriminación Esta prueba tiene por objetivo, verificar la habilidad de la
balanza para reaccionar frente a pequeñas variaciones de
carga. El umbral de discriminación para una carga dada,
es el valor de la carga adicional más pequeña que, cuando
se deposita suavemente en el receptor de carga o se retira
de éste, causa un cambio perceptible en la indicación.
Ejemplo:
50 g
+
1 g 4000g
+
1 g
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Prueba de Linealidad
Cuando una balanza se va a utilizar para
medida directa deberán comprobarse a lo
largo de toda la escala los valores indicados
con respecto a un juego de pesas calibradas,
esto servirá para comprobar cuánto se
desvía la balanza respecto a los valores
nominales y aplicar por tanto las correcciones
necesarias.
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Prueba de Linealidad Esta prueba se realiza con al menos 5 cargas
de prueba diferentes, distribuidas de forma
razonablemente uniforme en el alcance de
pesada normal (alcance máximo), o en
puntos de prueba individuales acordados. Valor
Nominal
Patrón
Indicación
inicial
Ij
Error de
indicación
inicial
Indicación Final
Ij
Error de
indicación
Final
EMP en ± Observaciones
[g] [g] [g] [g] [g] [g]
1 ≈ Cmin
2 1er tramo EMP
3 ≈ ½ CMax
4 2do Tramo EMP
5 ≈ Cmax.
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Gracias
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Valor
Nominal
Patrón
Indicación Error de
indicación
EMP en ±
Observaciones
[g] [g] [g] [g]
1 ≈ Cmin
2 1er tramo EMP
3 ≈ ½ CMax
4 2do Tramo EMP
5 ≈ Cmax.
Verificación MOP - Dirección de Vialidad - Laboratorio Nacional
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Error Máximo
Permitido en
servicio
Para cargas m expresadas en intervalos de escala de verificación e
Clase I Clase II Clase III Clase IIII
± 1 e 0 ≤ m ≤ 50000 0 ≤ m ≤ 5000 0 ≤ m ≤ 500 0 ≤ m ≤ 50
± 2 e 50000 < m ≤ 200000 5000 < m ≤ 20000 500 < m ≤ 2000 50 < m ≤ 200
± 3 e 200000 < m 20000 < m ≤ 100000 2000 < m ≤ 10000 200 < m ≤ 1000
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Prensas
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Fuerza
Prensa CBR Prensa Marshall Prensa Hormigón
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Sistema de Unidades En física, un newton o neutonio o neutón (símbolo: N) es
la unidad de fuerza en el Sistema Internacional de Unidades,
nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su
trabajo y su extraordinaria aportación a la Física,
especialmente a la mecánica clásica.
El newton se define como la fuerza necesaria para
proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto de 1 kg de
masa. Es una unidad derivada del SI que se compone de las
unidades básicas:
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Lectura de fuerza
Fuerza = Función (deformación)
Lectura Indirecta
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Lectura de fuerza
Lectura Directa
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Calibración prensas de ensaye
Clase del rango de
la máquina
Valor máximo permitido
%
Error de Exactitud
relativo
q
Error de
Repetibilidad
relativo
b
Error de
Reversibilidad
relativo (1)
v
Error de Cero
relativo
ƒ0
Error de Resolución
relativa
a
0,5 ± 0,5 0,5 ± 0,75 ± 0,05 0,25
1 ± 1,0 1,0 ± 1,50 ± 0,10 0,50
2 ± 2,0 2,0 ± 3,00 ± 0,20 1,00
3 ± 3,0 3,0 ± 4,50 ± 0,30 1,50
El error de reversibilidad relativo sólo se determina cuando se solicita (6.4.8, NCh2598/1). En el caso de las prensas de los
laboratorios de Vialidad, no se requiere analizar la respuesta del instrumento a la reversibilidad.
Valores característicos del sistema de medición de fuerzas
Fuente: (NCh2598/1.Of2009)
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Interpretación certificado calibración
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Interpretación certificado calibración
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(Fi) Indicación – (F) Lectura Patrón= Error,
Por lo tanto:
“Valor Verdadero” = Indicación – Error
Llevando esto al ejemplo, sería lo siguiente:
Cuando la indicación del instrumento es 600 kN, el “valor
verdadero” se encuentra dentro del intervalo:
[600-(-40)-12 ; 600-(-40)+12] kN
[628 ; 652] kN, con una probabilidad de un 95% aprox.
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Incertidumbre expandida
Factor de cobertura
K=1 (68,27%) Valor esperado comprendido entre μ–σ y μ+σ
K=2 (95,45%) Valor esperado comprendido entre μ–2σ y μ+2σ
K=3 (99,73%) Valor esperado comprendido entre μ–3σ y μ+3σ
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57
58
Gracias
59
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