Metrolog Basica (1)

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CONSULTORA ISO, C.A.

Rif. J-29368723-3 Registro de Sencamer Nº J-3372

Metrología Básica

Elaborado por: Ing. Gustavo Caicuto


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ÍÍnnddiiccee

Introducción 3

Características generales del curso 4

Unidad programática 1. Metrología 5

Unidad programática 2. Mediciones 14

Unidad programática 3. Patrones 22

Unidad programática 4. Calibración/ Verificación 26

Unidad programática 5. Confirmación Metrológica 39

Unidad programática 6. Errores de medición, corrección e incertidumbre

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Bibliografía 53


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Introducción

La imprecisión e inexactitud muchas veces rondan nuestra industria. Gracias a que alrededor de los oficios se han generado empresas, la

indispensable y fundamental base técnica se ha incorporado en muchas de ellas -tímida y proporcionalmente- a la capacidad económica y al nivel

de capacitación del empresario.

Por supuesto se dan excepciones, pues hay casos verdaderamente críticos en donde compañías con importante infraestructura de producción y administrativa, denotan un gran descuido en la parte de control de

procesos y por lo tanto, el resultado final deja mucho que pensar.

En esta medida, muchas compañías desconocen o dan poca importancia a un concepto fundamental en los procesos productivos, y es la metrología, o

la “ciencia” de la medición técnica y exacta.

El reto de un empresario con visión de calidad y de futuro es invertir en su personal dotándole de conocimientos adecuados para manejar patrones de medida con el fin de homologar sus instrumentos de medición (cintas

métricas, calibradores, etc). Esto permitirá estandarizar los parámetros de medidas para que se repitan siempre, es decir, que en cada etapa del

proceso que involucre una medición, las cifras serán siempre las mismas independientemente de quien realice la operación. El resultado será entonces un producto preciso.

Con este curso se pretende introducir al tema de las mediciones exactas y

precisas, en donde Ud. como participante podrá, una vez adquiridos los conocimientos teóricos, practicar la escogencia de un patrón adecuado,

elaborar las cartas de trazabilidad, identificar las diferencias entre calibración y verificación, diseñar un Sistema de Gestión de las Mediciones e interpretar adecuadamente la Incertidumbre de las mediciones.


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Características generales del Curso:

Denominación: METROLOGÍA BÁSICA

Propósito

Analizar la importancia de la Metrología, relacionarla con la calidad y la confiabilidad de los resultados de medición y determinar la metodología a

seguir para asegurar la Trazabilidad de las mediciones.

Objetivo General

Aplicar criterios, métodos y procedimientos metodológicos para desarrollar, implantar y mantener un Sistema de Gestión de las

Mediciones como herramienta para asegurar la Confiabilidad de las Mediciones.


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Unidad Programática 1

Metrología

El Vocabulario Internacional de Términos Básicos y Generales en Metrología (VIM) publicado en la Norma Venezolana COVENIN 2552:1999

(OIML V 2:1993), define a la Metrología como la “Ciencia de las Mediciones”. En la Ley del Sistema Venezolano para la Calidad (G.O.

38.371 de fecha 02/02/2006) se amplía esta definición y se tiene que la Metrología es la “Ciencia de la Medida que comprende todos los aspectos tanto teóricos como prácticos que se refieren a las

mediciones, cualesquiera que sean sus incertidumbres, y en cualquiera de los campos de la ciencia y de la tecnología en que tenga lugar”.

Campos de la Metrología Metrología Legal

Un servicio de metrología legal comprueba estos requisitos con el fin de garantizar medidas correctas en áreas de interés público, como el comercio, la salud, el medio ambiente y la seguridad. El alcance de la

metrología legal depende de las reglamentaciones nacionales y puede variar de un país a otro.

El objetivo de la metrología legal, básicamente es dar seguridad al público en general acerca de las mediciones que se utilizan, por ejemplo:

• Si usted compra una balanza de baño para saber cuál es su masa corporal, debe tener la seguridad de que este instrumento cumple con

las condiciones necesarias. • Muchas balanzas en los establecimientos comerciales pueden

encontrarse alteradas, originando alteración en el peso y que el cliente

pague más de lo debido. En resumen, la Metrología legal se ocupa de la protección del consumidor,

velando por la transparencia de las transacciones comerciales, entregando un lenguaje técnico y un referente común.


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Metrología Industrial El término se utiliza frecuentemente para describir las actividades

metrológicas que se llevan a cabo en materia industrial, podríamos decir que es la parte de ayuda a la industria. Implica procedimientos e intervalos de calibración, el control de los procesos de medición y la

gestión de los equipos de medida. En la Metrología Industrial la personas tiene la alternativa de poder

mandar su instrumento y equipo a calibrarlo bien sea, en el país o en el exterior. La Metrología industrial ayuda a la industria en su producción; aquí se distribuye el costo, la ganancia.

Metrología Científica

También conocida como “metrología general”. Se ocupa de los problemas teóricos y prácticos relacionados con las unidades de medida (como la estructura de un sistema de unidades o la conversión de las unidades de

medida en fórmulas), del problema de los errores en la medida; del problema en las propiedades metrológicas de los instrumentos de medidas

aplicables independientemente de la magnitud involucrada.

Importancia de la Metrología

Existe un sinnúmero de ejemplos que podemos citar y los cuales

demuestran la importancia que tiene la metrología; algunos de ellos son los siguientes:

1. El precio de los productos comercializados se deriva de la cantidad

que está involucrada en ellos, la cual normalmente se determina por

medición. Los precios correctos obviamente dependerán de mediciones correctas. Para lograr estas mediciones es necesario

verificar y calibrar los instrumentos de medida. 2. Además de la cantidad, la calidad de los productos y su conformidad

con las normas son conceptos esenciales en el comercio

internacional. El control de la calidad y la conformidad requiere en muchos casos de mediciones, así que los resultados de las medidas no deben dejar lugar a dudas, si se espera confianza en los

resultados del ensayo y en la aceptación de los certificados. 3. La mayoría de los procesos de producción modernos se caracterizan

por el ensamblaje de la mayoría de sus partes y componentes


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comprados en el mercado internacional. Esto implica de manera directa la aplicación de sistemas de medida uniformes, fiables que

garanticen el intercambio de las dimensiones mecánicas y la compatibilidad de las especificaciones eléctricas.

Por lo tanto, podemos afirmar que las medidas y la metrología son

esenciales y prácticamente para todas las facetas del desarrollo del hombre debido a que son utilizadas en actividades que van desde el control de la producción, la medida de la calidad del medio ambiente, la evaluación de

la salud, seguridad y los ensayos relativos a la calidad de los materiales, alimentos y otros productos, hasta la garantía de un comercio justo y la protección de los consumidores.

Sistema Internacional de Unidades El Sistema Internacional de Unidades (SI) tiene su origen en el sistema

métrico, sistema de medición adoptado con la firma de la Convención del Metro en 1875.

Para 1960, la Conferencia General de Pesos y Medidas (C.G.P.M) como autoridad suprema para la época adoptó el nombre de Sistema Internacional de Unidades (SI). El SI está hoy en día en uso en más de 100

países. Está formado por siete unidades básicas y varias unidades derivadas.

A partir de este conjunto coherente de unidades de medición se establecen otras unidades derivadas, mediante las cuales se miden muy diversas

magnitudes tales como velocidad, aceleración, fuerza, presión, energía, tensión y resistencia eléctrica, entre otras.

En Venezuela, existe la Norma Venezolana COVENIN 288:1998 (ISO 1000-92) “Sistema Internacional de Unidades, SI y Recomendaciones para el uso

de sus múltiplos y de otras Unidades”.

Unidades básicas:

Las unidades básicas del Sistema Internacional SI están organizadas en

un sistema dimensional. Cada una de estas cantidades físicas tiene su propia dimensión y su propio símbolo. En la Tabla se presentan las siete

unidades básicas con su símbolo correspondiente.


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Magnitud Básica

Unidad Básica SI

Nombre Símbolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

corriente eléctrica ampere A

temperatura

termodinámica

kelvin K

cantidad de sustancia mole mol

intensidad luminosa candela cd

Definiciones Metro (m): Unidad de longitud, se definió originalmente como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre. Más tarde se

estableció un metro patrón de platino iridiado que se conserva en París. En la actualidad, el metro se define como la longitud igual a 1.650.763,73 longitudes de onda, en el vacío, de la radiación correspondiente a la

transición entre los niveles 2p10 y 5d5, del átomo de criptón 86.

Kilogramo (kg): Unidad de masa, es la masa de un cilindro de platino iridiado establecido en la III Conferencia General de Pesas y Medidas de París. También se define al gramo (milésima parte del kilogramo) como la

masa un centímetro cúbico de agua destilada cuando tiene la densidad, esto sucede a cuatro grados centígrados.

Segundo (s): Unidad de tiempo, originalmente, el segundo fue definido co o 1/86400 del día solar medio. Se llama día solar verdadero el tiempo

transcurrido entre dos pasos consecutivos del Sol por el meridiano de un lugar; pero como no todos los días son de igual duración en el transcurso de un año, se toma un día ficticio, llamado día solar medio, cuya duración

es tal que, al cabo del año, la suma de todos estos días ficticios es la misma que la de los días reales. Actualmente se define como la duración


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de 9.192.631.770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio

133. Amperio (A): Es la intensidad de corriente eléctrica constante que, mantenida en dos conductores paralelos rectilíneos, de longitud infinita,

de sección circular despreciable y colocados en el vació a una distancia de un metro uno de otro, produce entre estos dos conductores una fuerza

igual a 2x10-2 newton por metro de longitud. Kelvin (K): Es la unidad de temperatura termodinámica, es la fracción

1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Este mismo nombre y símbolo son utilizados para expresar un intervalo de temperatura.

Mol (mol): Es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas

entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramo de carbono 12.

Candela (cd): Es la intensidad luminosa, en la dirección perpendicular de una superficie de 1/600000 metros cuadrados de un cuerpo negro a la

temperatura de solidificación del platino, bajo la presión de 101.325 newton por metro cuadrado.


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Unidades derivadas

Magnitud Nombre de la

Unidad Símbolo

Angulo plano radian rad

Angulo sólido estereorradián si

Frecuencia hertz Hz

Fuerza newton N

Presión Pascal Pa

Energía/Trabajo Joule J

Potencia/

Flujo de energía Watt W

Carga Eléctrica Coulomb C

Diferencial de Potencial eléctrico

Voltio V

Capacidad Eléctrica

Farad F

Resistencia Eléctrica

ohm Ω


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Múltiplos del Sistema Internacional de Unidades

Factor Prefijo

Nombre Símbolo

1012 109

106 103

102 10 10-1

10-2 10-3 10-6

10-9 10-12

tera giga

mega kilo

hecto deca deci

centi mili micro

nano pico

T G

M K

h da d

c m µ

n p

Los prefijos dados en la tabla son usados para formar nombres y símbolos de múltiplos (múltiplos y submúltiplos decimales) de las unidades SI.

Por razones históricas el nombre de la unidad básica para masa, el kilogramo, contiene el nombre del prefijo SI (“kilo”), los nombres de los

múltiplos y submúltiplos decimales de la unidad de masa se forman añadiendo los prefijos a la palabra “gramo”, por ejemplo miligramo (mg).

La escogencia del múltiplo apropiado de una unidad SI depende de la conveniencia. El múltiplo puede ser escogido de tal manera que los valores

numéricos se encuentren entre 0,1 y 1000. Ejemplo:

0,00394 m puede ser escrito así: 3,94 mm

Para ciertas cantidades en aplicaciones particulares, se usa comúnmente

el mismo múltiplo. Por ejemplo, el milímetro es usado para dimensiones en muchos dibujos de ingeniería mecánica.


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Reglas de escritura del Sistema de Internacional de Unidades

1. Escribirse en las letras establecidas; no cambiarse al plural; sin

punto final y ubicarlos luego del valor numérico. Ejemplo: 5,8 kg

2. Cuando una unidad compuesta se forma por la multiplicación de

dos o más unidades, se puede indicar:

N.m N m

3. Cuando una unidad compuesta se forma por la división de una

unidad por otra, se puede indicar: m m/s s

Definiciones relativas a la Metrología:

Incertidumbre de la medición

Parámetro asociado con el resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que pudieran ser razonablemente atribuidos a la magnitud a medir.

Calibración

Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificadas, la relación entre los valores de magnitudes indicados

por un instrumento o sistema de medición, o valores representados por una medida materializada o un material de referencia y los

correspondientes valores realizados por patrones.

Verificación Es la comparación directa entre las características metrológicas del

equipo de medición y los requisitos metrológicos del uso previsto del equipo. Es un procedimiento (distinto al de aprobación) que incluye

el examen y el marcaje y/o la emisión de un certificado de


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verificación y que constata y confirma que el instrumento de medida satisface las exigencias reglamentarias.

Ajuste (de un instrumento de medición).

Operación destinada a poner un instrumento de medición en estado

de funcionamiento adecuado para su uso.

Exactitud de la medición

Grado de concordancia entre el resultado de medición y el valor verdadero de la magnitud a medir.


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Unidad Programática 2

Mediciones

Una medición según el VIM es “Conjunto de operaciones que tienen como objetivo determinar el valor de una magnitud”. Es una técnica por medio

de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como

patrón. Medir una cantidad “A”, es compararla con otra cantidad “a” de la misma

magnitud, que servirá como patrón o unidad. El patrón a usar es de libre escogencia del operador pero si quiere que su medición pueda ser interpretada por los demás, es necesario que elija una unidad entre

aquellas que han sido definidas y aceptadas por la comunidad internacional y sobre la cual existe conocimiento y acuerdo.

La comparación se hace mediante procesos que se escogen de acuerdo a la magnitud. Por ejemplo, todos hemos medido longitudes transportando la

unidad sobre la cantidad a medir y viendo cuántas de estas unidades caben en la cantidad a medir. Para medir una corriente, este proceso no es

el adecuado, por lo que medimos la corriente comparando el ángulo de giro de la aguja de un amperímetro; es decir, el ángulo que giraría cuando pasa una corriente de 1 Ampere por el instrumento.

Proceso de medición

Elementos de una medición

Los siguientes son considerados los elementos de una medición:

1. Porción de magnitud a medir 2. Unidad con la que se mide 3. Instrumento de medición

4. La persona que mide


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Por ejemplo, si queremos medir la altura del agua en una piscina, el metro

parece ser la unidad adecuada, y una cinta métrica de 10 metros será el instrumento a usar. De Ud. dependerá que esa cinta sea bien utilizada; es decir, que el cero de la cinta se coloque en el fondo de la piscina; que la

cinta sea pegada de la pared lateral sin hacer arrugas; que esté vertical, y que la superficie del agua no esté agitada en el momento de hacer su

lectura. También dependerá de Ud., sacar a todos los bañistas de la piscina para que su volumen no haga crecer el nivel del agua que Ud. está tratando de determinar.

Tipos de medición Respecto a la manera de obtener del valor de la magnitud sometida a

medición, las mediciones se clasifican en directas e indirectas.

1. Mediciones Directas:

Mediciones por las cuales es posible hallar el valor de la cantidad de una

magnitud a medir, sin que sea necesario ejecutar cálculos suplementarios basados en una dependencia funcional de ésta con otras magnitudes realmente medidas, siendo necesario, a lo sumo, cálculos aritméticos

sencillos ò el empleo de tablas para efectuar correcciones.

Ejemplo: La medición de la masa de una pesa en una balanza. La medición de una temperatura con un termómetro

líquido.


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Estas mediciones consisten en una comparación experimental de la magnitud objeto de medición con el equipo de medición empleado para la

determinación de la magnitud, ó en la lectura de la indicación del equipo de medición que directamente muestra el valor de la magnitud medida.

2. Mediciones Indirectas:

Mediciones en que el valor de la cantidad de magnitud a medir se determina mediante una dependencia ó función conocida entre ésta y otras magnitudes halladas directamente unas, ó a su vez indirectamente

otras.

Ejemplo: Medición de la densidad de un cuerpo basándose en las

mediciones de su masa y volumen

Medición de la resistividad de un conductor basándose en mediciones de su resistividad, longitud y área de su

sección transversal

Métodos de medición

A todo proceso de medición, es decir, a toda sucesión de operaciones necesarias para la ejecución de una medición, le es inherente un método

de medición.

Los métodos de medición mas universalmente conocidos son:

Método de Comparación Directa:

Método de medición en el que la cantidad de magnitud a medir se compara con una cantidad ó cantidades de la misma magnitud, de valor ó valores

conocidos, ó con una cantidad de otra magnitud de valor conocido que es función de la magnitud a medir.

Ejemplo: La medición de una longitud por medio de una regla

La medición de una masa, por medio de una balanza de brazos iguales


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Método de Sustitución:

Método de comparación en el que la cantidad de magnitud a medir es sustituida por una cantidad de la misma magnitud con valor conocido, elegida de manera tal que los efectos producidos por ambas sean los

mismos.

Ejemplo: La medición de una masa, por medio de una balanza, con medidas de masa, cuando la masa que se va a medir y las medidas de la masa que

la sustituyen son situadas en el mismo platillo de la balanza provocando el mismo estado de equilibrio.

Método de Transposición:

Método de comparación mediante el cual, la cantidad de magnitud a medir se compensa con una cantidad de la misma magnitud con valor conocido,

después se intercambian posiciones de ambas en el mecanismo para la medición y se compensan nuevamente, a continuación se determina el

valor buscado de acuerdo con los dos valores conocidos de las cantidades de la misma magnitud necesarias para la compensación.

Ejemplo: El método de Gauss, ó de doble pesada, en el cual el valor buscado de la masa de un cuerpo se determina como la media aritmética de los

resultados de dos pesadas, en las que el cuerpo se sitúa sucesivamente en cada uno de los

platillos de una balanza de brazos iguales.

Método Diferencial:

Método de comparación por el cual, con el auxilio de un instrumento de

medición, se determina la diferencia entre la cantidad de magnitud que se mide y una cantidad de la misma magnitud con valor conocido, haciéndose entonces la corrección que corresponda para hallar el valor de

la cantidad de magnitud que se mide.

Ejemplo: La medición de una longitud de una pieza

mediante la comparación de ésta y una medida planoparalela, con el auxilio de un indicador de

esfera


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Método de Cero:

Método en que el efecto de la cantidad de magnitud que se mide sobre el instrumento utilizado para la comparación se compensa por el efecto de

una ò más cantidades de magnitud de valor ò valores conocidos llevándolo a cero.

Ejemplo: La medición de una resistencia eléctrica

mediante un Puente de Wheatstone.

Método de Coincidencia:

Método de comparación en el cual, el valor de la cantidad de magnitud a medir se determina mediante la coincidencia de trazos de escala ò de

señales periódicas.

Ejemplo: En lo que concierne a los métodos de medición,

es de señalar que éstos son empleados en dependencias de la exactitud que se requiere en

la medición.

Instrumentos de Medición

Un instrumento o equipo de medición es el artefacto ó sistema que toma una o más informaciones y entrega una o más informaciones que representa la cantidad de magnitud medida.

CLASIFICACION DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICION:

Atendiendo al modo de funcionamiento, los equipos de medición se

clasifican en:

Manuales: Son aquellos cuyo funcionamiento exige la intervención del

operador durante todo el proceso de medición.

Semiautomáticos: Son aquellos cuyo funcionamiento exige una intervención parcial del operador durante el proceso de medición.


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Automáticos: Son aquellos cuyo funcionamiento no exige intervención alguna del operador durante el proceso de medición.

TIPOS DE INSTRUMENTOS DE MEDICION:

Indicador: instrumento de medición que brinda una indicación visual.

Un instrumento de medición analógico presenta su señal de salida ó indicación como una función continua del valor del mensurando. Por

ejemplo un termómetro de líquido en vidrio ó manómetro de deformación elástica.

Un instrumento de medición digital procesa y presenta la información

en forma digitalizada. Por ejemplo un voltímetro digital.

Registrador: instrumento de medición que entrega un registro de la indicación.

Integrador: instrumento que determina el valor de la magnitud a medir por integración de una magnitud con respecto a otra. P. e. contador de

energía eléctrica.

Totalizador: instrumento de medición que determina el valor de la magnitud a medir por la suma de los valores parciales de la magnitud

a medir obtenidos simultáneamente o consecutivamente de una o más fuentes. P. e. medidor de potencia eléctrico totalizador.

ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS:

Independientemente de sus construcciones, principios de funcionamiento y magnitudes que miden, a los equipos de medición les son comunes determinadas características metrológicas. Las más importantes son:

Dispositivo de Lectura:

Es la parte del equipo de medición destinada a indicar los resultados de la medición.

Indicador:

Es la parte del dispositivo de lectura (aguja, haz de luz, superficie de un líquido, pluma registro, etc.) cuya posición en relación con los puntos de

referencia, determina el resultado de la medición.


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Sensor:

Es el elemento ó dispositivo el cual es sensible al mensurando. Por ejemplo: El tubo Bourdon de un manómetro, la termocupla de un termómetro. etc.

Escala:

Es el conjunto de puntos de referencia pertenecientes al dispositivo de lectura de un equipo de medición. Los puntos de referencia de la escala pueden estar numerados o no, la numeración puede ser abstracta o

corresponder a las unidades de medida utilizadas. Según se corresponden las divisiones con los valores de división de la escala o la ecuación de la misma, esta puede ser: uniforme (lineal),

cuadrática o logarítmica.

En los últimos tiempos, la industria de construcción de equipos de medición, se ha dedicado a la producción de equipos de medición con indicación digital, en la cual el valor numérico de la cantidad de

magnitud, es indicada directamente en el dispositivo de indicación.

En las escala uniformes, la división se mantiene constante, mientras que en las escalas cuadráticas y logarítmicas varia en forma correspondiente.

Rango de la escala: Es la zona de la escala limitada por los valores mínimos y máximos de la

misma. Los valores mínimos y máximos de la escala serán valores correspondientes al primer y último punto de referencia de ella.

División de la escala:

Es la diferencia entre los valores de cantidad de magnitud correspondiente a dos trazos de referencias sucesivos de la escala.

En la industria de hoy, existen una diversa cantidad de equipos e instrumentos de medición. Dependiendo de la magnitud, tenemos como

ejemplos algunos instrumentos como se aprecia en la siguiente tabla:


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MAGNITUD INSTRUMENTOS

ACÚSTICA Sonómetros, Dosímetros, Calibradores

Acústicos, Filtros, Audiómetros

PAR TORSIONAL Torquímetros, transductores de par torsional

o analizadores.

MASA Pesas, Balanzas, Romanas

DIMENSIONAL Vernier, Micrómetros, Cintas Métricas

ELECTRICIDAD Medidores de energía eléctrica, amperímetros, voltímetros

FLUJO Medidores de flujo másico y volumétrico,

medidores tipo turbina y coriolis

VOLUMEN Pipetas, Buretas, picnómetros, matraces

FUERZA Máquinas de tracción, máquinas de

compresión

HUMEDAD Sensores de humedad relativa, higrómetros

IMPACTO Máquinas de impacto Charpy

ÓPTICA Espectrofotómetros, refractómetros,

PRESIÓN Manómetros analógicos y digitales,

vacuómetros

TEMPERATURA Termómetros de líquido en vidrio,

termómetros de resistencia de platino, termopares, bimetálicos

TIEMPO Y FRECUENCIA Temporizadores, Cronómetros, Osciloscopios

DUREZA Máquinas de medición de dureza Vickers,

Brinell y Rockwell

VISCOSIDAD Viscosímetro capilar, Brookfield, Saybolt,

Cannon y copas de flujo

DENSIDAD Densímetros de inmersión y de frecuencia


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Unidad programática 3

Patrones

Un patrón según el VIM es una “medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir,

materializar, conservar o reproducir una unidad o uno o mas valores de una magnitud para servir de referencia”.

Tipos de patrones

Patrón Internacional Patrón reconocido por acuerdo internacional para servir

internacionalmente como base para asignar valores a otros patrones de la magnitud especificada.

Patrón Nacional

Patrón reconocido por una decisión nacional para servir como base para asignar valores a otros patrones de esa magnitud especifica,

dentro del país. Patrón Primario

Patrón que esta designado o es ampliamente conocido, que tiene las mas altas cualidades metrologicas y cuyo valor es aceptado sin

referencia a otros patrones de la misma magnitud.

Patrón de referencia Patrón generalmente de la mayor calidad metrológica disponible en

un lugar u organización dada, del cual se derivan las mediciones que se ejecuten.

Patrón de trabajo

Patrón que es usado rutinariamente para calibrar o comprobar medidas materializadas, instrumento de medición o materiales de referencia.


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Patrón de transferencia

Patrón utilizado como intermediario para comparar patrones.

Patrón Secundario

Patrón cuyo valor es asignado por comparación contra un patrón primario de la misma magnitud.

Patrón Viajero Patrón en ocasiones, de construcción especial destinado para

transportarse a diferentes lugares.

Material de referencia Material o sustancia, en el cual, uno o más valores de sus

propiedades son suficientemente homogéneos y bien establecidos para ser usados en la calibración de un aparato, la evaluación de un

método de medición, o para asignar un valor a un material. Material de referencia certificado

Un material de referencia, acompañado de un certificado, en el cual uno o más valores de sus propiedades están certificados por un

procedimiento que establece la Trazabilidad para una realización exacta de la(s) unidad(es) en la que están expresadas los valores de

la propiedad y para los cuales cada valor certificado está acompañado por una incertidumbre para un nivel de confianza establecido.


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Clase de exactitud

Según el VIM es la “Clase de los instrumentos de medición que cumplen determinados requisitos metrológicos que están destinados a mantener los

errores dentro de límites específicos”. La clase de exactitud es generalmente indicada por un número o símbolo adoptado por convención

y llamado índice de clase. En el caso de los juegos de pesas para la magnitud MASA, la

Recomendación Internacional OIML R 111 clasifica las pesas en las siguientes clases de exactitud: E1, E2, F1, F2, M1, M2 y M3.

Trazabilidad

La trazabilidad según el VIM es la “Propiedad del resultado de una

medición o el valor de un patrón, por el cual puede ser relacionado con los patrones de referencia, usualmente patrones nacionales o internacionales, a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones, teniendo

establecidas las incertidumbres”. Para poder garantizar la trazabilidad, se requiere que cuando la empresa

tenga que calibrar sus patrones acuda ante la Dirección de Metrología de SENCAMER, o ante laboratorios acreditados por SENCAMER, o ante

organismos de metrología de otros países que demuestren tener un esquema de trazabilidad actualizado. De otra forma, el resultado de una calibración estaría puesto en duda.


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ESQUEMA DE TRAZABILIDAD EN PRESIÓN DE UN ORGANISMO DE METROLOGÍA

Escogencia del patrón adecuado

Para una adecuada calibración, el patrón a utilizar deberá cumplir las

siguientes condiciones:

1. Condiciones ambientales (temperatura, humedad, presión) de almacenamiento adecuadas.

2. Adecuada manipulación (usar guantes especiales, no quirúrgicos, para evitar la oxidación por la humedad de las manos).

3. Trazabilidad vigente.

4. Clase de exactitud adecuada para el instrumento a calibrar.


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Calibración / Verificación

Métodos de calibración para equipos de medición.

La calibración puede ser realizada en el laboratorio o in situ.

- Calibraciones in situ: Las calibraciones in situ son inevitables

cuando los instrumentos o aparatos estacionarios cuyo transporte pudiera alterar las condiciones de forma tal que se conviertan cuestionables los resultados de la calibración. Por ejemplo,

máquinas de ensayo para resistencia tensil de metales deben ser calibradas in situ cuando los movimientos de la instrumentación pudieran resultar en una alteración de las condiciones básicas de la

calibración. Una calibración debe por supuesto también ser practicada cuando el equipo no pueda ser transportado. Ejemplos

son escalas al ganado o escalas a camiones. Los instrumentos que están sólidamente instalados también son calibrados in situ. Ejemplos son algunos instrumentos de medida para la composición

química del agua. Cuando hay números mayores de instrumentos las calibraciones pueden ser también llevadas a cabo in situ, los

cuales son normalmente transportados a laboratorios de calibración. Ejemplos son instrumentos para la medición de volumen en grandes instalaciones de ensayo.

- Calibraciones en el laboratorio: Las calibraciones en el laboratorio

son realizadas cuando los instrumentos son menos sensibles al

transporte. Tales instrumentos pueden ser usados directamente para ensayo en el laboratorio. Ejemplos son termómetros o

contadores de frecuencia. O son normales de referencia que son usados en laboratorios de ensayo para la calibración de instrumentos de medición o ensayo. Fabricantes, compradores y

vendedores pueden obtener certificados de calibración del laboratorio de calibración antes de la entrega a los clientes. Los laboratorios de ensayo que compren tales instrumentos pueden

usarlos sin hacer más contacto con un laboratorio de calibración.


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Intervalos de calibración

Un aspecto importante de la operación eficiente de un sistema de aseguramiento metrológico es la determinación del período entre las

calibraciones sucesivas de los patrones de referencia y equipamiento de medición. Un gran número de factores influyen en la frecuencia de recalibración y deberán ser tomados en consideración. Los factores más

importantes son:

tipo de equipamiento, recomendaciones del fabricante, tendencias de datos obtenidos a partir de los registros de calibraciones

anteriores, registros históricos de mantenimiento y servicio, alcance y severidad del uso,

tendencias al deterioro y la deriva, condiciones ambientales (temperatura, humedad, vibraciones, etc.),

exactitud de la medición requerida. Normalmente el costo de la calibración no puede ser ignorado en la

determinación de los intervalos de recalibración, y esto puede, por tanto, ser un factor limitante.

Es evidente que a partir de todos estos factores expuestos no se puede elaborar fácilmente una relación de los intervalos de recalibración universalmente aplicables. Es más útil plantear pautas sobre la manera de

como pueden ser establecidos los intervalos de recalibración y entonces en base a esto revisar cada calibración de manera rutinaria.

El objetivo que se persigue en la determinación de los períodos de calibración es el de minimizar el riesgo de que un medio de medición salga

fuera de las tolerancias durante el uso manteniendo a un mínimo los costos de calibración.

Por consiguiente, son presentados los métodos para la selección de los intervalos de recalibración inicial y el reajuste de esos intervalos en función de la experiencia. Los intervalos de recalibración iniciales relativos

a una amplia gama de equipos fueron obtenidos de la industria en respuesta a un cuestionario circulado por las autoridades de acreditación

en ciertos países. Estos se presentan en documentos separados. Los valores dados pueden servir de guía para la determinación de los intervalos de recalibración inicial, pero esto debe hacerse con cuidado,


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teniendo en cuenta los factores influyentes mencionados anteriormente, los cuales pueden provocar que los valores varíen ampliamente.

Selección de los intervalos de recalibración inicial

La base de la decisión inicial para determinar el intervalo de recalibración es invariablemente lo que pudiera llamarse intuición ingenieril. Alguien

con experiencia en las mediciones, en general, o en los instrumentos a calibrar, en particular, y preferentemente con conocimientos de los intervalos usados por otros laboratorios, hace un estimado para cada

instrumento, o grupo de instrumentos, en cuanto al intervalo de tiempo probable del mismo para permanecer dentro de las tolerancias después de la calibración.

Métodos de revisión de los intervalos de recalibración

Una vez establecida la calibración sobre una base rutinaria, el ajuste de

los intervalos de recalibración deberá ser posible con el fin de optimizar el balance de los riesgos y costos indicados en la introducción. Se encontrará probablemente que los intervalos elegidos inicialmente no ofrecen los

resultados óptimos deseados; los instrumentos pueden ser menos fiables que lo previsto; el uso puede no ser como se previó; puede ser suficiente llevar a cabo una calibración limitada de ciertos instrumentos en lugar de

una calibración completa; la deriva determinada durante la calibración de los instrumentos puede mostrar que los intervalos de recalibración más

largos pueden ser posibles sin aumentar los riesgos, y así sucesivamente. Existen varios métodos que pueden ser utilizados para la revisión de los

intervalos de recalibración. Ellos difieren de acuerdo a si:

los instrumentos se tratan individualmente o como grupos (por ejemplo, por fabricante o por tipo),

los instrumentos salen de calibración por deriva en el tiempo o por su

uso, los datos utilizables y de importancia se unen al historial de

calibración de los instrumentos.

Ningún método es idealmente apropiado para la totalidad de los

instrumentos disponibles. Además, es necesario observar que el método


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elegido estará afectado por si el laboratorio proyecta introducir un plan de mantenimiento. Pueden existir otros factores que afecten el método

seleccionado por el laboratorio. El método elegido afectará, en cambio, la forma de los registros a conservar.

La llamada intuición ingenieril, la cual fijó los intervalos de recalibración inicial, y un sistema, el cual mantiene fijo estos intervalos sin su revisión,

no son considerados como suficientemente fiables y por tanto no son recomendados.

Método 1: ajuste automático o "escalera" (tiempo-calendario) Cada vez que un instrumento es calibrado de forma rutinaria, el intervalo

posterior es ampliado si el instrumento se encuentra dentro de las tolerancias, o reducido si fue hallado fuera de las tolerancias. Esta

respuesta "escalera" puede producir un ajuste rápido de los intervalos y llevarlo a cabo fácilmente sin efecto burocrático. Mantener y usar los registros permitirá conocer posibles dificultades con un grupo de

instrumentos, que indican la conveniencia de una modificación técnica, o de un mantenimiento preventivo.

Una desventaja de los sistemas que tratan los instrumentos individualmente puede ser lo difícil que resulta mantener uniforme y

balanceada la carga de trabajo de calibración y que requiere planeamiento previo detallado.

Método 2: carta de control (tiempo-calendario)

Se eligen puntos de calibración significativos y se colocan los resultados en un gráfico en función del tiempo. A partir de este gráfico se calculan a la vez la dispersión y la deriva, que puede ser la deriva media durante un

intervalo de recalibración, o en el caso de instrumentos muy estables, la deriva durante distintos intervalos. A partir de estas figuras puede ser

calculado el intervalo óptimo. Este método es difícil de aplicar, e incluso muy difícil en el caso de

instrumentos complejos y sólo puede virtualmente ser utilizado con procesamiento automático de los datos. Antes de poder comenzar los cálculos se requiere un conocimiento considerable sobre la ley de

variabilidad del instrumento o de instrumentos similares. En este caso también, es difícil obtener una carga de trabajo balanceada. Sin embargo,

es permisible una variación considerable de los intervalos de recalibración


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con respecto a los prescritos sin invalidar los cálculos; la fiabilidad puede ser calculada, y en teoría por los menos, este método ofrece el intervalo de

recalibración eficiente. Además, el cálculo de la dispersión indicará si los límites de las especificaciones suministradas por el fabricante son razonables y el análisis de la deriva detectada puede ayudar a encontrar

las causas de la misma.

Método 3: tiempo "en uso" Este es una variante de los métodos anteriores. El método básico

permanece inalterable, pero el intervalo de recalibración es expresado en horas de uso, en lugar de los meses del calendario. El instrumento está provisto con un indicador de tiempo total de operación y se vuelve a enviar

para la calibración cuando el indicador alcance un valor específico. Ejemplos de instrumentos son: termopares, usados a temperaturas

extremas; calibradores de peso muerto para presión de gas; calibres de longitud (es decir, instrumentos que pueden ser objeto de desgastes mecánicos). La ventaja teórica importante de este método es que el número

de calibraciones efectuadas y por tanto, el costo de calibración varía directamente con el intervalo de tiempo que es usado el instrumento.

Además, hay un control automático de la utilización del instrumento. Sin embargo, las desventajas prácticas son numerosas e incluyen:

El método no puede ser usado con instrumentos pasivos (por ejemplo, los atenuadores) o patrones (resistencias, capacitancias, etc.),

No debe ser usado cuando se conoce que el instrumento deriva, o se deteriora cuando está almacenado, o cuando es manipulado, o cuando

se le somete a un número de ciclos cortos "de encendido y apagado"; en cualquier caso debe apoyarse en un calendario de tiempo,

Es alto el costo inicial del suministro e instalación de los indicadores de

tiempo apropiados, y ya que los usuarios pueden interferir en ellos, puede requerirse la supervisión, la cual además incrementaría los

costos, Es aún más difícil garantizar un flujo de trabajo uniforme que con los métodos mencionados anteriormente, ya que el laboratorio (calibración)

no tiene conocimiento de la fecha en que terminará el intervalo de recalibración.

Método 4: chequeo en servicio, o ensayo "caja negra"


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Este es una variante de los métodos 1 y 2, y es particularmente apropiado para instrumentos complejos o consolas de ensayo. Los parámetros

críticos son chequeados frecuentemente (diariamente, o incluso más a menudo) por un mecanismo de calibración portátil, o preferentemente, por una "caja negra" específicamente concebida para chequear los parámetros

seleccionados. Si el instrumento es encontrado fuera de tolerancia por la "caja negra", es devuelto para una calibración completa.

La gran ventaja de este método es que proporciona una disponibilidad máxima al usuario del instrumento. Es muy apropiado para los

instrumentos geográficamente separados del laboratorio de calibración, ya que una calibración completa se lleva a cabo solamente cuando se conoce que se requiere. La dificultad reside en la decisión sobre los parámetros

críticos y el diseño de la "caja negra".

Aunque teóricamente el método ofrece una fiabilidad muy alta, esto es ligeramente ambiguo, ya que el instrumento puede estar defectuoso en algún parámetro no medido por la "caja negra". Además, las características

de la "caja negra" pueden no permanecer constantes.

Ejemplos de instrumentos apropiados para este método son: medidas de densidad (tipo de resonancia); termómetros de resistencia de platino (en combinación con los métodos tiempo-calendario); dosímetros (incluida la

fuente); medidores del nivel de sonido (incluida la fuente). Método 5: aproximación estadística

Cuando se trata de un gran número de instrumentos idénticos, es decir,

grupos de instrumentos a ser calibrados, los intervalos de recalibración pueden ser revisados con ayuda de métodos estadísticos.

Certificados de calibración

Un certificado de calibración es un documento donde se registran los

errores que se obtienen en un instrumento a partir de un proceso de calibración. Los certificados de calibración deben expresar la

incertidumbre de los resultados obtenidos y especificar la trazabilidad de los patrones utilizados.


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Un certificado de calibración debe contener (extracto de la cláusula 5.10 de ISO/IEC-17025). 1. Título. 2. Nombre y domicilio del laboratorio y localidad donde se efectuó la

calibración. 3. Identificación del documento. 4. Nombre y domicilio del cliente.

5. Identificación del método usado. 6. Identificación del instrumento calibrado. 7. Fecha de realización de la calibración.

8. Resultados de la calibración. 9. Nombres, funciones y firmas de quienes autorizan el informe de

calibración. 10. Condiciones ambientales bajo las que se hizo la calibración. 11. Incertidumbre de la calibración y/o una declaración de la

conformidad con una Especificación 12. Evidencia de la trazabilidad de la calibración.

Beneficios del Certificado de Calibración El principal beneficio para un usuario, es usar la información sobre el

error de medición de las lecturas del instrumento en relación al patrón para corregirlas, y asegurar su trazabilidad con una incertidumbre apropiada. Si esta información no se aprovecha, obviamente el costo de la

calibración se convierte en un dispendio. Cuando no es práctico corregir cada lectura con los resultados de la calibración, debe aumentarse la

incertidumbre de las mediciones correspondientemente. El resultado de una medición es incompleto sin la expresión de su

incertidumbre. El usuario debe estimar la incertidumbre de su medición considerando las contribuciones pertinentes, en las cuales debe incluir

necesariamente la proveniente de la calibración, tomada del certificad, y combinarlas apropiadamente

El certificado de calibración constituye una evidencia que demuestra que el instrumento ha sido calibrado, útil en aquellos esquemas, como ISO 9000, en los que la calibración de los instrumentos de medición es un

requisito. Desafortunadamente, éste es el único uso que frecuentemente se da a los certificados de calibración y se ignoran los demás, siendo por lo

tanto muy alta la relación costo / beneficio para el usuario.


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Un certificado de calibración también constituye una evidencia de la

trazabilidad de los resultados de calibración, trazabilidad que se trasladaría a las mediciones del usuario si se le asocia la respectiva incertidumbre. Esta evidencia usualmente está soportada en la

declaración del laboratorio de calibración. Cuando el laboratorio está acreditado, el soporte de dicha declaración se amplía al respaldo del

sistema de acreditación. Precauciones al usar un certificado de calibración

Un certificado de calibración comunica los resultados de la calibración obtenidos bajo las condiciones en el laboratorio de calibración y mediante

los procedimientos del mismo. Por tanto, estrictamente los resultados sólo son válidos bajo estas circunstancias. Sin embargo, para fines prácticos se

considera que los resultados siguen siendo válidos por un lapso que depende de las características del instrumento y el uso.

Verificación vs. Calibración

La comparación directa entre las características metrológicas del equipo de

medición y los requisitos metrológicos del uso previsto del equipo se denomina verificación.

En la verificación un rasgo característico es la emisión de un certificado de verificación cuyo contenido puede limitarse a la aptitud o no del equipo de

medición para el uso como resultado de la evaluación de la conformidad con respecto a las especificaciones metrológicas. Mientras que en la calibración, el certificado de calibración debe contemplar los resultados de

la calibración (tablas, gráficos, correcciones, errores de indicación, etc.) y puede incluir una declaración de cumplimiento con especificaciones

metrológicas conocidas (por ejemplo el error máximo permisible del equipo de medición).


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Procedimiento de calibración

A continuación se muestra un procedimiento de calibración, en la magnitud dimensional, para el instrumento pie de rey.

1.- OBJETO El objeto de este procedimiento es proporcionar un método adecuado para la calibración de pies de rey, codificados como PR. 2.- ALCANCE El presente procedimiento es de aplicación a pies de rey tanto analógicos como digitales, ya que la diferencia entre ellos estriba únicamente en la forma de efectuar la lectura y en la división de escala, pero el procedimiento se puede considerar válido para unos y otros. El procedimiento puede utilizarse para pies de rey con división de escala 0,1 mm y 0,05 con capacidades de medida máximos de 1000 mm, así como para los de división de escala 0,02 mm y 0,01 mm y con capacidades de medida máximo de 500 mm. 3.- DOCUMENTOS APLICABLES

Guía para la Expresión de la Incertidumbre de Medida editada por el Centro Español de Metrología. Segunda edición en español del año 2000.

CEA-ENAC-LC/02. Revisión 1 de enero de 1998.

Procedimiento de calibración DI-008 para la calibración de pies de rey editado por el Centro Español de Metrología. Edición 0

UNE 82316 y UNE 82317

Manuales e instrucciones de los propios instrumentos.

Manual de referencia y guía de calibración de Visual Factory Calibre 5 4.- DEFINICIONES Denominaremos posibilidad de medida a cada una de las distintas operaciones de medición que se pueden utilizar en un mismo equipo. (En un pie de rey, generalmente, exteriores, interiores y profundidades). 5.- DESARROLLO DE LA CALIBRACIÓN 5.1.- CONDICIONES AMBIENTALES Todo el instrumental que ha de intervenir en una calibración tiene que permanecer al menos una hora en el lugar de la misma con el fin que no existan errores debidos a los efectos de temperatura. 5.2.- PATRONES A UTILIZAR


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Para la calibración de exteriores y profundidad se utilizará como patrones bloques patrón longitudinales de calidad 1 o superior. Para calibración de interiores se utilizarán anillos patrón. 5.3.- VERIFICACIÓN DE ESTADO Antes del comienzo de una calibración se realiza una limpieza del equipo así como una inspección visual del mismo. En esta inspección se debe verificar el buen estado del equipo, para ello se comprueba el buen funcionamiento mecánico del equipo, así como que sus escalas sean perfectamente legibles y sus contactos no presentan anomalías. En caso de existir algún tipo de no - conformidad con los requisitos antes citados, el operario debe comunicarla al responsable de las calibraciones para que tome las medidas oportunas, anotando éstas en el informe de calibración. 5.4.- CALIBRACIÓN 5.4.1.- Exteriores Para la calibración de esta posibilidad de medida se materializarán con bloques patrón longitudinales 9 puntos de la escala, que incluyan el valor mínimo, el valor máximo y 7 puntos intermedios con espaciamiento aproximadamente uniforme. En dos estos puntos se realizarán 10 reiteraciones o mediciones, procurando tomar la medida en zonas diferentes de los contactos a fin de comprobar el paralelismo de los mismos. En estos puntos se calculará la incertidumbre debida a la repetibilidad del equipo. En el resto de puntos sólo se tomarán dos reiteraciones y no se realizará cálculo de incertidumbre. Para evitar un error debido a una excesiva presión se tendrá la precaución de no ejercer presión en el momento de la lectura. De las medidas realizadas se obtendrá la incertidumbre expandida de la posibilidad de medida Exteriores. 5.4.2.- Interiores Para la calibración de la posibilidad de interiores en primer lugar se realizará una verificación visual del buen estado de la puntas con el fin de no observar rebabas, picaduras o cualquier otro defecto que pudiera afectar a la posterior medición con el equipo. Una vez realizada esta primera comprobación y si el resultado es correcto se materializarán con dos anillos patrón dos puntos de la escala. En cada uno de estos dos puntos se realizarán cinco reiteraciones o mediciones. Para evitar un error debido a una excesiva presión se tendrá la precaución de no ejercer presión en el momento de la lectura. De las medidas realizadas se obtendrá la incertidumbre expandida de la posibilidad de medida Interiores.


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5.4.3.- Profundidad Para la calibración de la posibilidad de profundidad en primer lugar se realizará una verificación visual del buen estado de la sonda a efectos que ésta no se encuentre desgastada, sobresalga del cuerpo del pie de rey o no esté a nivel del mismo. Se comprobará, también, la rectitud de la misma a fin que no posea deformaciones importantes. Una vez realizada esta primera comprobación y si el resultado es correcto se materializarán con dos bloques patrón dos puntos intermedios de la escala. En cada uno de estos dos puntos se realizarán cinco reiteraciones o mediciones. Para evitar un error debido a una excesiva presión se tendrá la precaución de no ejercer presión en el momento de la lectura. De las medidas realizadas se obtendrá la incertidumbre expandida de la posibilidad de medida Profundidad. 5.5.- CÁLCULOS La incertidumbre típica en cada uno de los puntos de medida se calcula como:

Siendo:


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La incertidumbre expandida se calculará: U = k.u

Siempre y cuando los grados de libertad efectivos (vef) sean mayores de 10 se podrá considerar el factor de cobertura k=2, para una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95%. Si los grados de libertad son menores o iguales a 10 se calculará el valor de k según la distribución t de Student para los grados de libertad obtenidos y una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95%. Según GUM, y para la fórmula utilizada se puede simplificar la obtención de los grados efectivos de libertad como:

La incertidumbre expandida de la posibilidad de medida será el máximo de las incertidumbres expandidas en cada uno de los puntos de medida redondeada por encima a la división de escala. La incertidumbre expandida del equipo será el máximo de las incertidumbres expandidas de cada una de las posibilidades de medida. 5.6.- CRITERIOS DE ACEPTACIÓN Y RECHAZO Además de las consideraciones del estado del equipo, un equipo se considerará apto:

La incertidumbre expandida de cada una de las posibilidades de medida es menor o igual a 4 la división de escala.

El error cometido, según UNE 82316 y UNE 82317, en cada una de las medidas es menor o igual al indicado en la siguiente tabla:


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6.- PERIODO DE CALIBRACIÓN En general se establece un intervalo máximo entre dos calibraciones sucesivas de los pies de rey de un año. Siendo recomendable reducir este periodo cuando el pie de rey tenga una elevada frecuencia de utilización y/o trabaje en condiciones desfavorables (personal no cualificado, ambientes sucios, etc). En cualquier caso el periodo de calibración se especificará en la ficha de cada uno de los instrumentos. 7.- RESPONSABILIDADES El departamento de calidad es el responsable de la calibración de los equipos a que sea aplicable este procedimiento. Los operarios que realicen las calibraciones deben conocer y aplicar el presente procedimiento.


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Confirmación Metrológica

Norma COVENIN ISO 10012:2003 Sistema de gestión de las mediciones

Para que las organizaciones operen de manera eficaz, tienen que identificar y gestionar numerosos procesos interrelacionados y que interactúan. Un

resultado deseado se alcanza más eficientemente cuando las actividades y los recursos relacionados se gestionan como un proceso.

Siguiendo este enfoque, los procesos de medición deberían considerarse como procesos específicos cuyo objetivo es apoyar la calidad de los

productos o servicios que brinda la empresa. Se dispone además de la norma COVENIN ISO 10012:2003 Sistemas de gestión de las mediciones-Requisitos para los procesos de medición y los equipos de medición, que es una norma internacional que especifica

requisitos genéricos y orienta para la gestión de los procesos de medición y la confirmación metrológica del equipo de medición utilizado para

demostrar el cumplimiento de requisitos metrológicos. Establece los requisitos de gestión de la calidad de un sistema de gestión de las mediciones utilizado por una organización para asegurar que se cumplan

los requisitos metrológicos especificados.

Las partes interesadas pueden acordar la utilización de esta Norma como entrada para cumplir los requisitos del sistema de gestión de las

mediciones en actividades de certificación. No es un sustituto o una adición de los requisitos de la Norma ISO/IEC 17025.

Un sistema eficaz de gestión de las mediciones debe garantizar que:

el equipo y los procesos de medición son adecuados para su uso

previsto

se alcanzan los objetivos de la calidad del producto

se gestiona el riesgo de obtener resultados de medición incorrectos

Por lo tanto, la Norma COVENIN ISO 10012:2003 facilita el cumplimiento de los requisitos para las mediciones y el control de los procesos de


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medición especificados en otras normas (p.e, ISO 9001:2008 e ISO 14001:2004).

¿Qué es un sistema de gestión de las mediciones?

Es el conjunto de elementos interrelacionados, o que interactúan, necesarios para lograr la confirmación metrológica y el control continuo de

los procesos de medición en la empresa, e incluye asimismo los procesos de soporte necesarios, como son aquellos referentes a la asignación de

responsabilidades, la capacitación, competencia y formación del personal, la gestión y asignación de los recursos, las auditorías, el control de las no conformidades y la mejora continua, entre otros.

Sistema de gestión de las mediciones según COVENIN ISO 10012:2003

Beneficios de la Gestión Metrológica

Reducción de los costos de desarrollo y no calidad.

Mayor control y conocimiento sobre los procesos de realización del producto.

Fácil integración con otros sistemas de gestión por la similitud en su estructura.

Fuente para la implementación de mejoras.


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Demostrar un claro entendimiento de los requisitos del cliente.

Para obtener los beneficios es necesario el uso de técnicas estadísticas, Planes de control.

En el organigrama siguiente se muestra la composición de un sistema de gestión de las mediciones.

Composición del sistema de gestión de las mediciones.

Un sistema eficaz de gestión de las mediciones asegura a la empresa que:

El equipo y los procesos de medición son adecuados para su uso

previsto.

Se puedan alcanzar los objetivos de la calidad del producto o

servicio.

Los sistemas de gestión de las mediciones constituyen la base fundamental de los sistemas de control y los programas de mejora de la calidad que

apoyan la estrategia de gestión de la empresa, por cuanto: La confiabilidad de las mediciones sólo puede lograrse mediante el

empleo de instrumentos de medición de exactitud conocida,

respaldados por programas de calibración y mantenimiento adecuados.

Los requisitos de exactitud de los dispositivos de seguimiento y

medición, son primordiales en el proceso de implantación de acciones correctivas y preventivas enfocadas a las causas del no cumplimiento

de las especificaciones. Los estudios de capacidad de procesos no tendrán un uso eficiente a

menos que, los dispositivos de seguimiento y medición y sus

mediciones correspondientes, sean confiables desde el inicio. El control y seguimiento de los procesos y sus especificaciones

depende en gran medida de los instrumentos de medición.

Sistema de gestión de las mediciones.

Control de

procesos asignados.

Confirmación metrológica

del equipo de medición.

Soporte de procesos

necesarios.

Verificación Calibración


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A pesar de las ventajas que proporciona un sistema de gestión de las mediciones, la carencia de estos en las empresas se suele atribuir a:

Desconocimiento por parte del personal encargado de la actividad de metrología de los requisitos que establece la ISO 10012: 2003

Sistemas de gestión de las mediciones-Requisitos para los procesos de medición y los equipos de medición.

No se cuenta con personal debidamente capacitado y preparado para

enfrentar las tareas de diseño, documentación e implantación de un sistema de gestión de las mediciones.

Hay carencia de una política metrológica a nivel de la organización, lo cual se traduce en una baja cultura metrológica en los diferentes niveles de la organización: puestos de mando, especialistas, técnicos y

trabajadores en general. Falta de proyección por parte de la alta dirección para la implantación

del sistema de gestión de las mediciones. No se garantiza por parte de la máxima dirección, los recursos

humanos y materiales necesarios para el funcionamiento del sistema de gestión de las mediciones.

No se considera todavía la metrología como un problema básico dentro

de la organización. Esta norma internacional establece cuatro requisitos fundamentales, que a su vez, constituyen los ejes sobre los cuales la organización debe basar el

diseño e implantación del sistema de gestión de las mediciones. En la figura se muestra la estructura general de la norma referida a estos

requisitos.

Sistema de gestión de las mediciones. Requisitos para los procesos de medición y los equipos de medición

ISO 10012:2003

Responsabilidadde la

Dirección (5)

Gestión de los

Recursos (6)

ConfirmaciónMetrológica (7)

FunciónMetrológica

Enfoque al

Cliente

Objetivos de la

Calidad

Revisiónpor la

Dirección

Análisisy

Mejora (8)

RecursosHumanos

Recursosde

Información

RecursosMateriales

ProveedoresExternos

Processode

Medición

Incertidumbrey

Trazabilidad

Auditoríay

Seguimiento

Controlde las

no conformidades

Mejora

Sistema de gestión de las mediciones. Requisitos para los procesos de medición y los equipos de medición

ISO 10012:2003

Responsabilidadde la

Dirección (5)

Gestión de los

Recursos (6)

ConfirmaciónMetrológica (7)

FunciónMetrológica

Enfoque al

Cliente

Objetivos de la

Calidad

Revisiónpor la

Dirección

Análisisy

Mejora (8)

RecursosHumanos

Recursosde

Información

RecursosMateriales

ProveedoresExternos

Processode

Medición

Incertidumbrey

Trazabilidad

Auditoríay

Seguimiento

Controlde las

no conformidades

Mejora


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(5): Establece las responsabilidades tanto de la alta dirección como de la función

metrológica en cuanto a recursos, cumplimiento de los requisitos de los clientes,

objetivos de la calidad y revisiones por la dirección. (6): Competencia y formación del personal, procedimientos, software, registros,

identificación, equipo de medición, medio ambiente, proveedores externos.

(7): Calibración del equipo, intervalos de confirmación metrológica, control de ajuste del

equipo, registros de confirmación, diseño y realización del proceso de medición,

incertidumbre de la medición y trazabilidad. (8): Auditoria y seguimiento, control de no conformidades, equipo de medición no

conforme, mejora.

Nota: La cifra entre paréntesis se corresponde con el número del requisito en la norma.

Diseño e implantación del sistema de gestión de las mediciones.

Es imprescindible que la alta gerencia tenga en cuenta los aspectos siguientes:

La complejidad del diseño del producto. Los requerimientos de calidad y las expectativas del cliente. La estructura organizativa y complejidad de la empresa.

La nomenclatura de equipos de medición de que dispone la empresa en las diferentes áreas para el control de los procesos.

La disponibilidad de equipos de medición patrones para realizar calibraciones o comprobaciones internas.

Posibilidades externas para la calibración de los equipos de medición.

El nivel de capacitación del personal y la cultura metrológica en la empresa, desde la gerencia hasta los trabajadores que intervienen directamente en los procesos.

Factibilidad económica de la implantación.

En las etapas de diseño, implantación y seguimiento de estos sistemas, los pasos a seguir por la organización incluyen:

a. Levantamiento del listado de instrumentos de medición en las

diferentes áreas y procesos de la organización. b. Elaboración de un diagnóstico.

c. Capacitación del personal y de la dirección acerca de la función metrológica.

d. Diseño del sistema de gestión de las mediciones.

e. Documentación del sistema. f. Implantación de los documentos. g. Monitoreo de la implantación.

h. Auditoria interna y revisiones.


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En la norma ISO/TR 10013:2005 Directrices para la documentación de sistemas de gestión de la calidad, se plantea la jerarquía típica de la

documentación de un sistema de gestión de la calidad.

Teniendo en cuenta lo que establece el apartado 7.6 Control de los dispositivos de seguimiento y medición de la norma ISO 9001:2008, el

alcance de la norma 10012:2003 en sus cuatro requisitos fundamentales recogidos en la figura 4 (Responsabilidad de la dirección; Gestión de los recursos; Confirmación metrológica; Análisis y mejora), así como la

jerarquía para la documentación de un sistema de gestión de la calidad que plantea la norma ISO/TR 10013:2005 y, con el objetivo de orientar a

las empresas en los aspectos que debe contemplar la documentación de estos sistemas, se propone el esquema jerárquico para el sistema de gestión de las mediciones que se muestra en la figura a continuación.

Esquema jerárquico para el sistema de gestión de las mediciones.

Para cada nivel jerárquico se sugiere, a modo de guía práctica, la

documentación siguiente: Nivel A

Documentos generales A.1 Procedimiento general del sistema de gestión de las mediciones (manual).

A.2 Objetivos de la calidad. A.3 Manual de puestos (responsabilidades, funciones, descripción

de puestos de trabajo, habilidades).

Manual del Sistema de

Gestión de las Mediciones

Procedimientos

Instructivos de calibración, instrucciones, registros, normas, contratos, etc.

Nivel A

Nivel B

Nivel C


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Nivel B Procedimientos

B.1 Diseño, especificación y control de los procesos de medición. B.2 Revisiones por la dirección. B.3 Competencia y formación del personal.

B.4 Validación de los procesos y el software. B.5 Control de la documentación.

B.6 Identificación (procedimientos, procesos, equipos, estado de la confirmación metrológica, estado de la calibración).

B.7 Selección, recibo, manipulación, transporte, almacenamiento y

distribución de equipos de medición. B.8 Comprobaciones o calibraciones. B.9 Proveedores externos. Selección, evaluación y seguimiento.

B.10 Control del ajuste del equipo (integridad). B.11 Incertidumbre y trazabilidad de las mediciones.

B.12 Auditoria y seguimiento. B.13 Control de no conformidades. B.14 Equipo de medición no conforme.

B.15 Acciones correctivas y preventivas. Nivel C

Instructivos, disposiciones y registros C.1: Instructivos

C.1.1 Control, monitoreo y registro de las condiciones ambientales.

C.1.2 Intervalos de confirmación. Selección y métodos. C.1.3 Uso, mantenimiento y conservación. C.1.4 Instructivos de comprobación.

C.2: Disposiciones C.2.1 Registros del sistema de gestión de las mediciones.

C.2.2 Mediciones importantes. C.3: Registros

C.3.1 Lista maestra de documentos. C.3.2 Control de documentos externos.

C.3.3 Solicitud de modificaciones. C.3.4 Control de modificaciones. C.3.5 Personal autorizado.

C.3.6 Plan de capacitación. C.3.7 Evaluación de la eficacia de la capacitación.

C.3.8 Supervisión del personal en formación. C.3.9 Control y monitoreo de las condiciones ambientales. C.3.10 Resultados de evaluaciones a proveedores externos.


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C.3.11 Listado de productos y servicios proporcionados por proveedores externos.

C.3.12 Verificación a productos y servicios suministrados por proveedores externos.

C.3.13 Listado de equipos perteneciente al sistema de gestión de las

mediciones (patrones y de trabajo). C.3.14 Mediciones importantes (complejas, críticas).

C.3.15 Adquisición de equipos. C.3.16 Establecimiento de los intervalos de confirmación

metrológica.

C.3.17 Calibraciones y comprobaciones internas. C.3.18 Plan de mantenimiento C.3.19 Control de etiquetas y sellos.

C.3.20 Equipos conformes C.3.21 Equipos no conformes

C.3.22 Equipo sujeto a confirmación. C-3.23 No conformidades y acciones correctivas. C.3.24 Revisiones por la dirección (resultados y acciones tomadas).

C.3.25 Plan de auditorías internas. C.3.26 Lista de verificación (chequeo) para auditorías.

C.3.27 Informe de auditorías. En dependencia de los resultados que deriven del análisis de cada uno de

los aspectos que se debe tener en cuenta en la empresa y que ya señalamos en este mismo apartado, como son: la complejidad del diseño del producto, los requerimientos de calidad y las expectativas del cliente

entre otros, así será el nivel de complejidad que alcance el diseño propuesto anteriormente.

¿Vale la pena implantar un sistema de gestión de las mediciones en

la empresa?

Para responder a esta pregunta, se sugiere que los encargados de tomar la

decisión en la organización, valoren en forma pormenorizada los aspectos mínimos que se indican seguidamente:

♦ Si existe una comprensión correcta de la complejidad e importancia crítica de las mediciones; es decir, de la interpretación de los requisitos del producto o servicio, para luego convertirlos en requisitos de los

equipos y procesos.


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♦ La aplicación correcta de los intervalos de calibración de los equipos, con el objetivo de disminuir el riesgo de que equipos y procesos

suministren resultados incorrectos. ♦ El impacto que tienen las condiciones “fuera de tolerancias”, como por ejemplo:

Costos asociados por utilizar instrumentos de medición “fuera de tolerancia”, es decir, con errores por encima del máximo

permisible o ausencia de una estimación de la incertidumbre de la medición.

Incremento de las horas–hombre perdidas para verificar la

exactitud de los equipos de medición y para la reinspección de productos o servicios que fueron inspeccionados durante los procesos, así como en las operaciones de inspección final.

Elevación de los costos y gastos por concepto de inspección del producto o servicio ya sea en las instalaciones del cliente o del

proveedor.

♦ El impacto que tienen las condiciones que están “dentro de

tolerancias”. En este caso, se considerarán los efectos positivos esperados como:

Posibilidad de ampliar el intervalo de calibración y, en consecuencia, reducir los costos de calibración de los instrumentos.

Reducción del riesgo del proveedor de surtir productos o servicios que no cumplan con las especificaciones.

Reducción del riesgo del comprador de recibir productos o

servicios que no cumplan con las especificaciones. Disminución de los costos de inspección del producto.


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Errores de Medición, Corrección e Incertidumbre

Errores de Medición

Errores aleatorios o casuales:

Un error aleatorio según el VIM es el “Resultado de una medición menos la media que pudiera resultar de un número infinito de mediciones de la

misma magnitud a medir, llevadas a cabo bajo condiciones de repetibilidad“.

Si realizamos varias medidas de una misma cantidad con el mayor cuidado posible y sacándole el mayor partido a los instrumentos de los cuales disponemos, obtendremos resultados diferentes. Esto es debido a que el

observador tiene que interactuar con el sistema de medida y puede cometer errores de apreciación, o pueden existir cambios incontrolables en el medio ambiente que influyan sobre las medidas. Es decir, que las causas de estos

errores pueden ser variadas, pero ellos se caracterizan por ser al azar.

Errores sistemáticos:

Un error sistemático según el VIM es la “Media que resultaría de un

número infinito de mediciones de la misma magnitud a medir llevadas a cabo bajo condiciones de repetibilidad, menos un valor verdadero de dicha magnitud”.

Estos errores son constantes, afectan al valor verdadero de la cantidad a medir siempre en la misma dirección. Son debidos a fallas en los instrumentos o a errores en el procedimiento seguido. Por ejemplo, si una

balanza no está ajustada, es decir, que no indica cero sino que marca 0,1 g, entonces aunque la estimación del instrumento sea de 0,01 g, nuestras

mediciones mostrarán un exceso de 0,1 g sobre el valor verdadero.

Otro ejemplo de error sistemático en mediciones de longitudes es el que se realiza si trabajamos con un tornillo micrométrico cuyo cero no se ha

chequeado y que se ha podido modificar debido al depósito de óxido y sucio que se produce en las partes que aprisionan la pieza a medir.


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Exactitud y precisión de una medida

Exactitud es la “Proximidad de la concordancia entre un resultado de ensayo y el valor de referencia aceptado” (VIM).

El término “exactitud”, al ser aplicado a un grupo de resultados de ensayos, involucra una combinación de componentes aleatorios y de un error sistemático común o de un componente sesgado.

Por su parte, precisión de una medida es “Proximidad de la concordancia entre los resultados de ensayo Independientes obtenidos bajo condiciones

estipuladas”.

La precisión depende solamente de la distribución de errores aleatorios y no guarda ninguna relación con el valor verdadero o el valor especificado.

“Resultados de ensayo independientes” significa resultados obtenidos en una forma no influenciada por cualquier resultado previo sobre el mismo o similar objeto de ensayo.


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Corrección

Una corrección según el VIM es un “Valor, sumado algebraicamente al resultado no corregido de una medición, para compensar por el error

sistemático”.

La corrección es igual al error sistemático pero con signo opuesto.

Incertidumbre

El concepto de incertidumbre ha formado parte del conocimiento metrológico desde la antigüedad. Una definición formal de la incertidumbre se encuentra en el VIM como el “parámetro asociado al

resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al mensurando”

Como el valor verdadero de una magnitud sometida a medición no se conoce perfectamente, entonces podemos definir el intervalo donde ésta se

encuentra con cierta probabilidad. A este intervalo se le conoce como intervalo de confianza y cuantifica la incertidumbre de la medición.

Una de las intenciones de los sistemas de gestión de la calidad es asegurar que el cliente reciba lo ofrecido por el proveedor, usualmente expresado en

términos de especificaciones sobre las características de los productos. De este modo el proveedor se obliga a evaluar el cumplimiento de las


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especificaciones y decidir la aceptación de su producto, ó rechazo. La decisión sobre la conformidad con las especificaciones, hereda la

incertidumbre de la medición y por lo tanto influye un elemento que impide una decisión con absoluta certeza, lo cual lleva a considerar los llamados riesgos para el proveedor y riesgos para el consumidor.

El proceso de medición debe ser confiable y capaz de garantizar que la

incertidumbre de la medición sea mas pequeña que el intervalo de especificado para un mensurando dado. Una relación aceptable entre el tamaño de la especificación (E) y la incertidumbre (U) es:

4 < E/U <10

Basado en que el resultado de una medición es solo una aproximación ó estimación de una magnitud física, cuando este se reporta, es obligatorio

dar alguna indicación cuantitativa del resultado reportado. En estos términos se considera que el resultado de una medición está completamente definido.

En nuestra era es imperativo que el método para la evaluación ó

estimación de la incertidumbre sea uniforme de manera de garantizar la base para la comparación de los resultados de las mediciones. El documento “Guía para la expresión de la incertidumbre de la medición

“publicado en 1993 por el BIPM es la referencia normativa internacionalmente adoptada para la evaluación y la expresión de incertidumbre de los resultados de las mediciones.

La estimación de la incertidumbre requiere nociones claras de estadísticas,

análisis matemático y un conocimiento profundo de lo que se está midiendo, cómo se está midiendo y cuáles magnitudes de influencia participan en la medición.

Mitos de la Incertidumbre:

Inútil Difícil

No tiene impacto Consideraciones importantes de la incertidumbre

Se empieza a conocer un concepto cuando se cuantifica.


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La naturaleza nos impide conocer con certeza absoluta el valor verdadero de una magnitud. Esto es, siempre nos quedamos con

incertidumbre. La incertidumbre se estima, no es una cuantificación exacta. El nivel de incertidumbre adecuado depende de las necesidades del

cliente. El resultado de una medición contiene al menos dos cantidades:

El valor considerado como más cercano al verdadero, y La estimación de la incertidumbre sobre ese valor.

El resultado de una medición depende de todo el sistema.

Fuentes de Incertidumbre

Durante una medición intervienen una serie de factores que afectan el resultado de las mismas y constituyen fuentes de incertidumbre y contribuyen en menor o mayor grado sobre la incertidumbre asociada al

mesurando:

El objeto de la medición El procedimiento de

medición El instrumento de

medición

El medio ambiente donde se realiza la medición

El observador El método de cálculo, entre otros

Causas de la incertidumbre

Mensurando

Instrumento de medida

Procesador

de la señal Indicador

Lectura

Imperfecta

Características imperfectas

del instrumento

Calibración

imperfecta

Conocimiento imperfecto de

Magnitudes de influencia

Otras desconocidas ...

Imperfecta Definición

del mensurando

Imperfecto acoplamiento del

Instrumento con el medio

Condiciones imperfectas

en la medición

Incertidumbre es una declaración de ignoracia física. W. Kessel

Sensor


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1) Página web de Metrólogos Asociados, C.A. ¿POR QUE CALIBRAR? http://www.metas.com.mx/Porque.html

2) Riu, J. Borqué, R., Maroto A, Rius F. CALIBRACIÓN DE EQUIPOS DE MEDIDA. www.quimica.urv.es/quimio/general/calibra.pdf

3) Secretaría de Economia ISE, CENAM, EMA. GUÍA TÉCNICA SOBRE TRAZABILIDAD E INCERTIDUMBRE EN LOS SERVICIOS DE CALIBRACIÓN DE HERRAMIENTAS DE MEDICIÓN DE PAR TORSIONAL (TORQUÍMETROS). México, Junio 2004.

4) Página web de Entidad Mexicana de Acreditación (EMA). http://www.ema.org.mx

5) Página web de SENCAMER. http://www.sencamer.gob.ve

6) COVENIN 2552:1999 (VIM 1993). Vocabulario Internacional de términos básicos y generales en metrología, emitido por BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP y OIML.

7) ISO/IEC 17025:2005. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración.

8) COVENIN ISO 10012:2003 Sistemas de gestión de las mediciones. Requisitos para los procesos de medición y los equipos de medición.

http://www.metas.com.mx/Porque.html

http://www.quimica.urv.es/quimio/general/calibra.pdf

http://www.ema.org.mx/

http://www.sencamer.gob.ve/

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