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Curso de metrología básica Fecha del curso 28 de septiembre del 2016 Av. Diesel Nacional No.1, Cd. Sahagún, Tepeapulco, Hgo. Tel: 071919138400 CURSO DE METROLOGÍA 1 Objetivo: Conocer los conceptos básicos de Metrología Dimensional, que permita medir de manera confiable. Dirigido a: Personal involucrado en funciones de medición, inspección, supervisión, mantenimiento y demás relacionadas con la medición, que afecten la calidad del producto fabricado. Contenido: 1. Qué es la metrología 2. Historia de la Metrología 3. Sistema Internacional de Unidades 4. Importancia de la metrología diaria 5. Relación entre las Normas 17025, 9001, TS, AS 6. Interpretación de informe de calibración 7. Cartas de control de equipos 8. Cuidado de los equipos de medición CURSO DE METROLOGÍA 2 1. QUÉ ES LA METROLOGÍA La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia y técnica que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la determinación de las magnitudes físicas. Es la ciencia que estudia todo lo relacionado con las mediciones: cualquiera que sea su incertidumbre 1.1 Tipos de Metrología La metrología tiene varios campos: metrología legal, metrología industrial y metrología científica son divisiones que se ha aceptado en el mundo encargadas en cubrir todos los aspectos técnicos y prácticos de las mediciones: La Metrología Legal. Este término está relacionado con los requisitos técnicos obligatorios. 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. La Metrología Industrial Esta disciplina se centra en las medidas aplicadas a la producción y el control de la calidad. Materias típicas son los procedimientos e intervalos de calibración, el control de los procesos de medición y la gestión de los equipos de medida. 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. En la Metrología industrial la personas tiene la alternativa de poder mandar su instrumento y equipo a verificarlo bien sea, en el país o en el exterior. Tiene posibilidades de controlar más este sector, la metrología industrial ayuda a la industria en su producción, aquí se distribuye el costo, la ganancia. La Metrología Científica También conocida como "metrología general". "Es la parte de la Metrología que se ocupa a los problemas comunes a todas las cuestiones metrológicas, independientemente de la magnitud de la medida". CURSO DE METROLOGÍA 3 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. En la Metrología hay diferentes áreas específicas. Algunas de ellas son las siguientes: - Metrología de masa, que se ocupa de las medidas de masa - Metrología dimensional, encargada de las medidas de longitudes y ángulos. - Metrología de la temperatura, que se refiere a las medidas de las temperaturas. - Metrología química, que se refiere a todos los tipos de mediciones en la química. 1.2 Elementos metrológicos a) PERSONAL Características -Hábil -Prudente -Dominio de sí mismo -Mente alerta -Mente interrogante -Buenos hábitos de trabajo - Ordenado -Responsable -Integridad e independencia de juicio b) MÉTODO (INSTRUCTIVO DE TRABAJO) Procedimiento técnico especificado para la realización de una prueba. c) INSTRUMENTO El instrumento debe ser el adecuado de acuerdo a la tolerancia que se especifica en el diseño de la pieza, normalmente la exactitud de un instrumento de medición debe ser 10 veces mayor a la tolerancia especificada. Requerimientos -Capacitado (Evidencias) -Entrenado (Evidencias) -Conocimiento del sistema de calidad (Evidencias) -Estudio de Repetibilidad y Reproducibilidad (R & R) (Evidencias) CURSO DE METROLOGÍA 4 ¿Qué es un instrumento de medición? Dispositivo destinado a realizar una medición, solo o en conjunto con equipos auxiliares De acuerdo a la magnitud, la medición puede ser: • Medición por variables – cuantitativamente • Medición por atributos – cualitativamente 2. HISTORIA DE LA METROLOGÍA La metrología surge como una necesidad natural para el hombre, ya que desde sus inicios tuvo la inquietud de medir y cuantificar algo, por ejemplo: el tiempo, la gente, los animales, el alimento, el territorio, etc. Es de donde surgen los primeros métodos de contabilizar y medir todos los fenómenos que nos rodean. La adhesión de México a la Convención del Metro: 1857 - Se dieron las bases para que se firmara el decreto de adopción del Sistema Métrico Decimal Francés en México y se instituía un organismo, la Dirección General de Pesas y Medidas de la República, cuya misión fue propagar el nuevo sistema. 1875 - Se realiza la reunión de la Convención del Metro en París y en ella 17 países firmaron el tratado del metro en mayo del mismo año. 1883 - México inicia las gestiones para adherirse el Tratado 1890 – En diciembre los Estados Unidos Mexicanos se integran a la Convención Internacional del Metro. 1891 - Por sorteo a México se asigna la copia No. 21 del Kilogramo. 1893 - Se asigna la copia No. 25 del metro Ambos prototipos se encuentran actualmente en el centro nacional de Metrología, el cual: 1994 - Inicio sus operaciones en abril, fungiendo como laboratorio primario en todo el territorio nacional. En cuanto a las disposiciones legislativas: 1992 - Se publica la Ley Federal sobre Metrología y Normalización en el Diario Oficial de la Federación el primero de julio. Reformada en diciembre de 1996 y en mayo de 1997. CURSO DE METROLOGÍA 5 La metrología en nuestra época es de vital importancia para el desarrollo de cualquier país ya sea en el rubro científico, industrial y comercial, para ello tenemos de manera general la clasificación de la metrología como metrología legal, metrología científica y metrología industrial. 3. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Según la Ley Federal sobre Metrología y Normalización (publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 1º de Julio de 1992) en su artículo 5º el uso del Sistema Internacional de Unidades es único, legal y obligatorio en todo el país. 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. 3.1 Sistema de unidades El sistema Internacional de Unidades se integra por siete unidades base, unidades derivadas y suplementarias. Así como también lo constituyen los múltiplos y submúltiplos de dichas unidades y sus correspondientes reglas de escritura. MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO DEFINICION Longitud metro m Es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vació durante un lapso de 1/299 792 458 de segundo (17a.CGPM 1983, Resolución 1) Masa kilogramo kg Es la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo (1a y 3a CGPM 1889 Y 1901) Tiempo segundo s Es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiper-finos de cesio 133 (13a CGPM 1967 Resolución 1) Corriente eléctrica ampere A Es la intensidad de una corriente constante que mantenida en dos conductores paralelos rectilíneos de longitud infinita, de sección circulardespreciable, colocados a un metro de distancia entre sí en el vacío, producirá entre estos conductores una fuerza igual a 2x10-7 newton por metro de longitud (9a CGPM 1948, Resolución 2) Temperatura termodinámica kelvin K Es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (13a CGPM 1967, Resolución 4) UNIDADES BASE CURSO DE METROLOGÍA 6 Cantidad de sustancia mol mol Es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como existan átomos en 0,012 kg de carbono 12 (14a CGPM 1971, Resolución 3) Intensidad luminosa candela cd Es la intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 10 12 hertz y cuya intensidad energética en esa dirección es 1/683 watt por steradian (16a CGPM 1979, Resolución 3) MAGNITUD NOMBRE DE LA UNIDAD SI DERIVADA SÍMBOLO EXPRESIÓN EN UNIDADES SI DE BASE EXPRESIÓN EN OTRAS UNIDADES SI Frecuencia hertz Hz s-1 Fuerza newton N m.k.g.s-2 Presión pascal Pa m-1.kg.s-2 N/m2 Trabajo, energía, cantidad de calor joule J m 2.kg.s-2 N m Potencia, flujo energético watt W m2.kg.s-3 J/s Carga eléctrica, cantidad de electricidad coulomb C s .A Diferencia de potencial, tensión eléctrica, fuerza electromotriz, potencial eléctrico Volt V m2.kg.s-3.A-1 W/A Capacitancia eléctrica farad F m2.kg-1.s4.A2 C/V Resistencia eléctrica Ohm Ω m2.kg.s3.A-2 V/A Conductancia eléctrica siemens S m2.kg-1.s3.A2 A/V Flujo magnético weber Wb m2.kg.s-2.A-1 V.s Densidad de flujo magnético Tesla T kg.s-2.A-1 Wb/m Inductancia henry H m2.kg.s-2.A-2 Wb/A Flujo luminoso lumen lm cd.sr Luminosidad Lux Ix m-2.cd.sr Im/m2 Actividad nuclear becquerel Bq s-1 Dosis absorbida Gray Gy m2.s-2 J/kg Temperatura Celsius °C k Equivalente de dosis sievert Sv m2.s-2 J/kg MAGNITUD NOMBRE EXPRESIÓN EN UNIDADES SI Superficie metro cuadrado m2 Volumen metro cúbico m3 velocidad metro por segundo m/s UNIDADES DERIVADAS con nombre especial UNIDADES DERIVADAS sin nombre especial CURSO DE METROLOGÍA 7 Aceleración Metro por segundo cuadrado m/s2 Numero de onda Metro a la menos uno m-1 Masa volúmica, densidad Kilogramo por metro cúbico kg/m3 Densidad de corriente Ampere por metro cuadrado A/m2 Intensidad de campo eléctrico Ampere por metro A/m Concentración (de cantidad de substancia) mol por metro cúbico mol/m3 Iluminancia candela por metro cuadrado cd/m2 MAGNITUD NOMBRE SÍMBOLO DEFINICIÓN Ángulo plano radián rad Es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un circulo y que interceptan sobre la circunferencia de este círculo un arco de longitud igual a la del radio (ISO-R- 31/1) Ángulo sólido sterradián sr Es el ángulo sólido que tiene su vértice en el centro de una esfera, y que intercepta sobre la superficie de esta esfera un área igual a la de un cuadrado que tiene por lado el radio de la esfera (ISO-R-31/1) 3.2 Reglas generales de escritura Algunas reglas generales para el empleo de los símbolos de las unidades del SI Regla número Descripción Ejemplo 1 Los símbolos de las unidades deben escribirse en caracteres romanos rectos, no en caracteres oblicuos o letras cursivas. Correcto: Incorrecto: m m K k 2 El símbolo de las unidades debe escribirse con minúscula a excepción hecha de las que se derivan de nombres propios. metro m segundo s ampere A pascal Pa 3 En los símbolos, no se debe hacer la substitución de una mayúscula por una minúscula ya que puede cambiar el significado. 5 km significa 5 kilómetros 5 Km significa 5 kelvin metro 4 En la expresión de una magnitud, los símbolos de las unidades se escriben después del valor numérico completo, dejando un espacio entre el valor numérico y el símbolo. Solamente en el caso del uso de los símbolos del grado, minuto y segundo de ángulo plano, así como el de grado Celsius no se dejará espacio entre estos símbolos y el valor numérico. Correcto: Incorrecto: 255 m 255m 5°C 5 ° C 5 Contrariamente a lo que se hace para las abreviaciones de las palabras, los símbolos de las unidades se escriben sin punto final y no deben Correcto: Incorrecto: 50 mm 50 mm. 50 kg 50 kgs UNIDADES SUPLEMENTARIAS CURSO DE METROLOGÍA 8 pluralizarse para no utilizar la letra s que representa al segundo. Se pondrá punto si el símbolo finaliza una frase o una oración. 6 Las unidades no se deben representar por sus símbolos cuando se escribe con letras su valor numérico. Correcto: Incorrecto: diez kilómetros diez km 7 El signo de multiplicación para indicar el producto de dos o más unidades debe ser de preferencia un punto. Este punto puede suprimirse cuando la falta de separación de los símbolos de las unidades que intervengan en el producto no se preste a confusión. Correcto: N.m , N m o m.N para Designar metro Newton Incorrecto: mN que se entiende por milinewton 8 El producto de los símbolos se expresa nombrando simplemente a estos símbolos m.s se dice metro segundo kgm se dice kilogramo metro 9 Para no repetir el símbolo de una unidad que interviene muchas veces en un producto, se utiliza el exponente conveniente. En el caso de un múltiplo o un submúltiplo, el exponente se explica también al prefijo. Se prefiere m3 a escribir m.m.m 1 dm3 es (0,1 m)3 = 0,001 m3 10 Para expresar el cociente de dos símbolos puede usarse entre ellos una línea inclinada o una línea horizontal o bien afectar al símbolo del denominador con un exponente negativo, en cuyo caso la expresión se convierte en un producto. m/s o m.s-1 11 En la expresión de un cociente no debe ser usada más de una línea inclinada. Correcto: Incorrecto: m/s2 o m.s-2 m/s/s 12 En las expresiones complicadas debe utilizarse paréntesis o exponentes negativos. J/(mol-K) o J .mol-1 .K-1 13 Los nombres completos de las unidades y los símbolos de ellos no deben usarse combinados en una sola expresión. La escritura con letras de valores numéricos, no debe aparecer junto al símbolo de la unidad. Correcto: Incorrecto: m/s metro/s diez metros diez m 14 En la escritura de los múltiplos y los submúltiplos de las unidades, el nombre del prefijo no debe estar separado del nombre de la unidad. Correcto: Incorrecto: Microfarad micro farad 15 Debe evitarse el uso de unidades de diferentes sistemas. Correcto: Kilogramo por metro cúbico Incorrecto: Kilogramo por pie cúbico 16 Celsius es el único nombre de unidad que se escribe siempre con mayúscula, los demás siempre deben escribirse con minúscula, exceptuando cuando sea principio de una frase. El newton es la unidad de fuerza El grado Celsius es unidad de temperatura Pascal es unidad de presión 17 El plural de los nombres de las unidades se forma siguiendo las reglas para la escritura del lenguaje. 10 newtons 30 gramos 18 Para escribir un producto con el nombre completo de las unidades que intervienen, debe dejarse un espacio o un guión entre el nombre de ellas. Newton metro o newton-metro Excepto: watthora CURSO DE METROLOGÍA 9 19 Los prefijos deben ser usados con las unidades SI para indicar orden de magnitud ya que proporcionan convenientes sustitutos de las potencias de 10, recomendando el uso de prefijos escalonados de mil en mil. 22,3 kN en vez de 22 300 N 20 El símbolo del prefijo no debe estar separado del símbolo de la unidad ni porun espacio ni por cualquier signo tipográfico.. Correcto: Incorrecto: cm c m o c.m 21 Los valores numéricos serán expresados, cuando así correspondan, en decimales y nunca en fracciones. El decimal será precedido de un cero cuando el número sea menor que la unidad. Correcto: Incorrecto: 0,5 kg ½ kg 1,75 m 1 ¾ m Reglas adicionales REGLA ENUNCIADO EJEMPLO Signo decimal El signo decimal debe ser una coma sobre la línea (,). Si la magnitud de un número es menor que la unidad, el signo decimal debe ser precedido por un cero. 454,654 0,445 Números Los números deben ser impresos generalmente en tipo romano (recto), para facilitar la lectura con varios dígitos, estos deben ser separados en grupos de tres contando del signo decimal a la derecha y a la izquierda. Los grupos deben ser separados por un pequeño espacio, nunca por una coma un punto u otro medio. 411,454 4 788 332,441 168 0,448 55 4. IMPORTANCIA DE LA METROLOGÍA DIARIA En el Aseguramiento de la Calidad El aseguramiento de la calidad implica la planificación y la vigilancia de la calidad en una empresa u organización. El objetivo principal del aseguramiento de la calidad es generar confianza dentro y fuera de la empresa, así como con los clientes de la misma. Para asegurar la calida, los instrumentos de medición deben ser calibrados y controlados. Un instrumento calibrado es aquel que nos asegura que lo que estamos midiendo es lo más aproximado a la medida deseada, que tiene exactitud, precisión, con una incertidumbre controlada y además es trazable o comprobable al estándar nacional. De esta forma ya el círculo se cierra: no hay calidad sin control y no hay control sin mediciones. CURSO DE METROLOGÍA 10 Por otra parte, la exactitud de los resultados obtenidos de la medición, depende de la calidad de las mediciones, es decir, de la exactitud de los instrumentos y de los procedimientos de medición utilizados y el esmero con que se realicen las mediciones. En cualquier proceso de medición intervienen una serie de elementos que determinan su resultado, el medio ambiente, la temperatura, vibraciones, etc. El proceso de medición es toda la información, equipamiento y operaciones pertinentes a una medición dada y abarca todos los aspectos relacionados con la ejecución y la calidad de la medición, lo que incluye: principio, el método, el procedimiento, los valores de las magnitudes influyentes y los patrones de medición. La exactitud, repetitividad y reproducibilidad de cualquier sistema de medición se debe cuantificar y evaluar mediante la comparación con normas de referencia o por medio del análisis estadístico realizando un estudio de Repetitividad & Reproducibilidad (R&R). Otro factor importante a considerar es la determinación acertada de los intervalos de recalibración, existen un gran número de factores que influyen en la frecuencia de recalibración y que tienen que ser tomados en cuenta; algunos de ellos son el tipo de equipo, las recomendaciones del fabricante, la tendencia de los datos obtenidos en calibraciones anteriores, los registros históricos de mantenimientos y servicios, el alcance y la severidad del uso, la tendencia al deterioro y a la deriva, la exactitud de la medición requerida, las condiciones ambientales en que se usa el instrumento entre otros factores. De nuevo el factor económico debe tenerse en cuenta y se jugara entre minimizar el riesgo de que un instrumento de medición salga fuera de tolerancia durante el uso y el costo de cada calibración. Sistemáticamente y a partir de la experiencia en el trabajo con ese instrumento de medición se podrá ir ajustando los intervalos para optimizar el balance riesgo –costo. Aplicaciones Los científicos y las industrias utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta potentes microscopios, medidores de láser e incluso avanzadas computadoras muy precisas. Por otra parte, la metrología es parte fundamental de lo que en los países industrializados se conoce como Infraestructura Nacional de la Calidad, compuesta además por las actividades de normalización, ensayos, certificación y acreditación, que a su vez son dependientes de las actividades metrológicas que aseguran la exactitud de las mediciones que se efectúan en los ensayos, cuyos resultados son la evidencia para las CURSO DE METROLOGÍA 11 certificaciones. La metrología permite asegurar la comparabilidad internacional de las mediciones y por tanto la intercambiabilidad de los productos a escala internacional. En el ámbito metrológico los términos tienen significados específicos y estos están contenidos en el Vocabulario Internacional de Metrología o VIM. Dentro de la metrología existen diversas áreas. Por ejemplo, la metrología eléctrica estudia las medidas eléctricas: tensión (o voltaje), intensidad de corriente (o amperaje), resistencia, impedancia, reactancia, etc. La metrología eléctrica está constituida por tres divisiones: tiempo y frecuencia, mediciones electromagnéticas y termometría. 5. RELACIÓN ENTRE LAS NORMAS 17025, 9001, TS, AS La relación entre Metrología y Calidad está dada por los Sistemas de Gestión de la Calidad, dentro de los que se encuentran los requisitos de la norma ISO-9001-2000 y la ISO-17025:1999. ISO 9001:2000 7.6 Control de los dispositivos de seguimiento y de medición • La organización debe determinar el seguimiento y la medición a realizar y los dispositivos de medición y seguimiento necesarios para proporcionar la evidencia de la conformidad del producto con los requisitos determinados (Véase 7.2.1). • La organización debe establecer procesos para asegurarse de que el seguimiento y medición pueden realizarse y se realizan de una manera coherente con los requisitos de seguimiento y medición. • Cuando sea necesario asegurarse de la validez de los resultados, el equipo de medición debe: a) calibrarse o verificarse a intervalos especificados o antes de su utilización, comparado con patrones de medición trazables a patrones de medición nacionales o internacionales; cuando no existan tales patrones debe registrarse la base utilizada para la calibración o la verificación; b) ajustarse o reajustarse según sea necesario; c) identificarse para poder determinar el estado de calibración; d) protegerse contra ajustes que pudieran invalidar el resultado de la medición; e) protegerse contra los daños y el deterioro durante la manipulación, el mantenimiento y el almacenamiento. CURSO DE METROLOGÍA 12 • Además, la organización debe evaluar y registrar la validez de los resultados de las mediciones anteriores cuando se detecte que el equipo no está conforme con los requisitos. La organización debe tomar las acciones apropiadas sobre el equipo y sobre cualquier producto afectado. Deben mantenerse registros de los resultados de la calibración y la verificación (Véase 4.2.4) TS 16949 7.6 Control de equipo de medición y monitoreo Requerimientos se Sistemas de Administración de Calidad – ISO 9001:2008 7.6 Control de equipo de medición y monitoreo La organización Debe determinar las mediciones y monitoreos a ser realizados y el equipo de medición y monitoreo necesarios para ofrecer evidencia de conformidad de los productos contra requerimientos determinados. La organización Debe establecer procesos para asegurar que las mediciones y monitoreos puedan realizarse y estas se ejecuten de una manera consistente con los requerimientos de medición y monitoreo mismos. Cuando sea necesario asegurar resultados válidos, el equipo de medición Debe a) ser calibrado o verificado, o ambos, en intervalos especificados, o previo a su uso, contra patrones o estándares de medición que sean rastreables contra patrones o estándaresde medición internacionales o nacionales; cuando tales patrones o estándares no existan, Deben registrarse las bases usadas para calibraciones o verificaciones (ver 4.2.4), b) ser ajustado o reajustado cuando sea necesario, c) contar con identificación, a fin de determinar su status de calibración, d) estar salvaguardado de ajustes que pudieran invalidar los resultados de mediciones, y e) estar protegidos de daños y deterioros durante el manejo, mantenimiento y almacenamiento. CURSO DE METROLOGÍA 13 Adicionalmente, la organización Debe evaluar y registrar la validez de resultados de mediciones previos cuando se encuentre que el equipo no cumple con requerimientos. La organización Debe tomar acciones apropiadas sobre equipos y cualquier producto afectado. Deben mantenerse registros de resultados de calibraciones y verificaciones (ver 4.2.4). Cuando se use en mediciones y monitoreos de requerimientos especificados, Debe confirmarse la habilidad de software de computadora para satisfacer la aplicación esperada. Esto Debe ejecutarse previo a su uso inicial y reconfirmarse cuando sea necesario. AS 9100:C 7.6 Control of Monitoring and Measuring Equipment The organization shall determine the monitoring and measurement to be undertaken and the monitoring and measuring equipment needed to provide evidence of conformity of product to determined requirements. The organization shall maintain a register of the monitoring and measuring equipment and define the process employed for their calibration/verification including details of equipment type, unique identification, location, frequency of checks, check method and acceptance criteria. NOTE Monitoring and measuring equipment includes, but is not limited to: test hardware, test software, automated test equipment (ATE) and plotters used to produce inspection data. It also includes personally owned and customer supplied equipment used to provide evidence of product conformity. The organization shall establish processes to ensure that monitoring and measurement can be carried out and are carried out in a manner that is consistent with the monitoring and measurement requirements. The organization shall ensure that environmental conditions are suitable for the calibration, inspection, measurement and testing being carried out. Where necessary to ensure valid results, measuring equipment shall a) be calibrated or verified, or both, at specified intervals, or prior to use, against measurement standards traceable to international or national measurement standards; CURSO DE METROLOGÍA 14 where no such standards exist, the basis used for calibration or verification shall be recorded (see 4.2.4); b) be adjusted or re-adjusted as necessary; c) have identification in order to determine its calibration status; d) be safeguarded from adjustments that would invalidate the measurement result; e) be protected from damage and deterioration during handling, maintenance and storage. The organization shall establish, implement and maintain a process for the recall of monitoring and measuring equipment requiring calibration or verification. In addition, the organization shall assess and record the validity of the previous measuring results when the equipment is found not to conform to requirements. The organization shall take appropriate action on the equipment and any product affected. Records of the results of calibration and verification shall be maintained (see 4.2.4). When used in the monitoring and measurement of specified requirements, the ability of computer software to satisfy the intended application shall be confirmed. This shall be undertaken prior to initial use and reconfirmed as necessary. NOTE Confirmation of the ability of computer software to satisfy the intended application would typically include its verification and configuration management to maintain its suitability for use. 6. INTERPRETACIÓN DE INFORME DE CALIBRACIÓN 6.1 EMA De acuerdo a la Entidad Mexicana de Acreditación el informe de resultados debe contener lo siguiente: 5.10 INFORME DE LOS RESULTADOS 5.10.1 Generalidades CURSO DE METROLOGÍA 15 Los resultados de cada ensayo, calibración o serie de ensayos o calibraciones efectuados por el laboratorio, deben ser informados en forma exacta, clara, no ambigua y objetiva, de acuerdo con las instrucciones específicas de los métodos de ensayo o de calibración. Los resultados deben ser informados, por lo general en un informe de ensayo o un certificado de calibración (véase la NOTA 1) y deben incluir toda la información requerida por el cliente y necesaria para la interpretación de los resultados del ensayo o de la calibración, así como toda la información requerida por el método utilizado. Esta información es normalmente la requerida en los apartados 5.10.2 y 5.10.3 o 5.10.4. En el caso de ensayos o calibraciones realizados para clientes internos, o en el caso de un acuerdo escrito con el cliente, los resultados pueden ser informados en forma simplificada. Cualquier información indicada en los apartados 5.10.2 a 5.10.4 que no forme parte de un informe al cliente, debe estar fácilmente disponible en el laboratorio que efectuó los ensayos o las calibraciones. NOTA 1 Los informes de ensayo y los certificados de calibración a veces se denominan certificados de ensayo e informes de calibración, respectivamente. NOTA 2 Los informes de ensayo o certificados de calibración pueden ser entregados como copia en papel o por transferencia electrónica de datos siempre que se cumplan los requisitos de esta norma mexicana. 5.10.2 Informes de ensayos y certificados de calibración Cada informe de ensayo o certificado de calibración debe incluir la siguiente información, salvo que el laboratorio tenga razones válidas para no hacerlo así: • Un título (por ejemplo, “Informe de ensayo” o “Certificado de calibración”); • El nombre y la dirección del laboratorio y el lugar donde se realizaron los ensayos o las calibraciones, si fuera diferente de la dirección del laboratorio; • Una identificación única del informe de ensayo o del certificado de calibración (tal como número de serie) y en cada página una identificación para asegurar que la pagina es reconocida como parte del informe de ensayo o del certificado de calibración, y una clara identificación del final del informe de ensayo o del certificado de calibración; • El nombre y la dirección del cliente; • La identificación del método utilizado; • Una descripción, la condición y una identificación no ambigua del o de los ítems ensayados o calibrados; CURSO DE METROLOGÍA 16 • La fecha de recepción del o de los ítems sometidos al ensayo o a la calibración, cuando esta sea esencial para la validez y la aplicación de los resultados, y la fecha de ejecución del ensayo o la calibración; • Una referencia al plan y a los procedimientos de muestreo utilizados por el laboratorio u otros organismos, cuando éstos sean pertinentes para la validez o la aplicación de los resultados; • Los resultados de los ensayos o las calibraciones con sus unidades de medida, cuando corresponda; • El o los nombres, funciones y firmas o una identificación equivalente de la o las personas que autorizan el informe de ensayo o el certificado de calibración; • Cuando corresponda, una declaración de que los resultados sólo están relacionados con los ítems ensayados o calibrados. NOTA 1 Es conveniente que las copias en papel de los informes de ensayo y certificados de calibración también incluyan el número de página y el número total de páginas. NOTA 2 Se recomienda a los laboratorios incluir una declaración indicando que no se debe reproducir el informe de ensayo o el certificado de calibración, excepto en su totalidad, sin la aprobación escrita del laboratorio. 6.2 Incertidumbre La incertidumbre es sinónimo de “duda”, porqueel resultado de una medición no es exacto. La calidad de una medición se mide por la incertidumbre, es decir, la incertidumbre es una indicación cuantitativa de la calidad de un resultado. Debemos conocer cual es la calidad de la medición o cual es la tolerancia del proceso. Límite superior Límite inferior ¿Está bien mi equipo? Límite superior Límite inferior ¿El método es correcto? CURSO DE METROLOGÍA 17 Estimación de la incertidumbre según Guía para la expresión de la incertidumbre de medida (GUM) Resultado de una medida = La mejor estimación del mensurando y una estimación de incertidumbre de ese valor Incertidumbre: Parámetro, asociado al resultado de la medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al mensurando. Procedimiento 1. Mensurando Límite superior Límite inferior ??? ??? SI?? SI SI SI CURSO DE METROLOGÍA 18 2. Modelo matemático El modelo matemático supone aproximaciones originadas por la representación imperfecta o limitada de las relaciones entre las variables involucradas. Ejemplo La densidad de un pedazo de acero es directamente proporcional a su masa e indirectamente proporcional a su volumen. 3. Identificación de las fuentes e incertidumbre Factores de que intervienen en la medida • Resultados de la calibración del instrumento • Patrón o material de referencia • Repetibilidad de las lecturas • Reproducibilidad de las condiciones de medición • Variación en las condiciones ambientales • Modelo de medición • Método de medición 4. Organización de las fuentes de incertidumbre Analizar causa – efecto utilizando un diagrama de árbol donde tengamos las variables de entrada hasta la variable de salida. m v x1 x2 x3 x4 k1 k2 y CURSO DE METROLOGÍA 19 5. Cuantificación Asignar valores a la variabilidad de cada fuente. El Método de Evaluación Tipo A está basado en un análisis estadístico de una serie de mediciones, mientras el Método de Evaluación Tipo B comprende todas las demás maneras de estimar la incertidumbre. Ambos tipos están basados en distribuciones de probabilidad, tipo A se estima esta distribución basándose en mediciones repetidas obtenidas del mismo proceso de medición mientras en el caso de tipo B se supone una distribución con base en experiencia o información externa al metrólogo. Incertidumbre tipo A La incertidumbre de una magnitud de entrada xi obtenida a partir de observaciones repetidas bajo condiciones de repetibilidad, se estima con base en la dispersión de los resultados individuales. xi se obtiene mediante n mediciones independientes de la cual se obtiene la desviación estándar experimental. La incertidumbre tipo A se obtiene finalmente mediante el cálculo de la desviación estándar experimental de la media. 2 1 1 1 n i i s x x x n CURSO DE METROLOGÍA 20 Incertidumbre tipo B De cualquier otro medio Certificado o informe de calibración Normas o recomendaciones Representar los valores de las incertidumbres originales como “incertidumbres estándar” Tipo A Tipo B Repetibilidad Reproducibilidad Se expresan como incertidumbre estándar Distribución normal Distribución rectangular Distribución triangular CURSO DE METROLOGÍA 21 6. Combinación (Incertidumbre estándar combinada) Magnitudes de entrada no están correlacionadas. Cuando las magnitudes de entrada son independientes se dice que no están correlacionadas y cuando son interdependientes se dice que están correlacionadas. La incertidumbre estándar de y, donde y es la estimación del mensurando Y y por lo tanto el resultado de la medición, se obtiene combinando apropiadamente las incertidumbres estándar de las estimaciones de las magnitudes de entrada x1, x2, …, xN. Esta incertidumbre estándar combinada de estimación y se denota por uc(y). La incertidumbre estándar de y, donde y es la estimación del mensurando Y y por lo tanto el resultado de la medición, se obtiene combinando apropiadamente las incertidumbres estándar de las estimaciones de las magnitudes de entrada x1, x2, …, xN. Esta incertidumbre estándar combinada de estimación y se denota por uc(y) La incertidumbre estándar combinada uc(y) es una desviación estándar que caracteriza la dispersión de los datos que pueden atribuirse razonablemente al mensurando Y 7. Incertidumbre expandida Es denotada por el símbolo U y esta se determina al multiplicar la incertidumbre estándar combinada uc(y) por un factor de cobertura k es decir U= k uc(y) El resultado de una medición se expresa como Y = y ± U 2 2 2 1 N c i i i fu y u x x Ley de propagación de incertidumbres Incertidumbre estándar (Tipo A o Tipo B) iu x i f x Coeficientes de sensibilidad CURSO DE METROLOGÍA 22 El intervalo que va de y – U a y + U abarque una fracción importante de la distribución de los valores que puedan atribuirse razonablemente a Y. Elección del factor de cobertura k El valor del factor de cobertura k se elige con base al nivel de confianza requerido para el intervalo de y – U a y + U . En general, k tomará valores entre 2 y 3. Se debe elegir el factor de cobertura que determine el intervalo Y = y ± U = y ± k uc(y) correspondiente al nivel de confianza particular p tal como, 95 o 99 %. El intervalo que va de y – U a y + U abarque una fracción importante de la distribución de los valores que puedan atribuirse razonablemente a Y. Teorema del límite central La distribución del mensurando Y es normal (o aproximadamente), si las contribuciones Xi son independientes (no correlacionadas) y la varianza s2(Y) es mucho más grande que cualquier componente individual ci2s2(Xi) cuya distribución no sea normal. 8. Estimación de los grados efectivos de libertad Si z es una variable aleatoria distribuida normalmente, con esperanza z y desviación estándar y es la media aritmética de n observaciones independientes zk de z La variable es la distribución t o distribución de Student con = n-1 grados de libertad. k 1 2 3 68,3% 95,5% 99,7% z /zt z s z 4 4 1 c eff N i i i u y u Formula de Welch Satterthwaite CURSO DE METROLOGÍA 23 Grados de libertad para la incertidumbre Tipo A Grados de libertad para la incertidumbre Tipo B Para estimar el valor del factor de cobertura kp Presupuesto de incertidumbre 1n effk t No. Magnitud de entrada x i Fuente de incertidumbre Valor estimado x i Unidades Fuente de información Incertidumbre original Unidades Tipo de distribución Incertidumbre estándar u(x i ) Unidades Coeficiente de sensibilidad c i Contribución ui (y ) Unidades CURSO DE METROLOGÍA 24 INFORMACIÓN SOBRE INCERTIDUMBRE EN NORMAS La Norma NMX-EC-17025-IMNC-2006, sección 5, establece lo siguiente: 5. Requisitos técnicos. 5.1 Generalidades 5.1.1 Muchos factores determinan la exactitud y confiabilidad de los ensayos o de las calibraciones realizados por un laboratorio. Estos factores incluyen elementos provenientes: - de los factores humanos, - de las instalaciones y condiciones ambientales, - de los métodos de ensayo y calibración y validación de métodos, - de los equipos, - de la trazabilidad de las mediciones, - del muestreo, - de la manipulación de los ítems de ensayo y de calibración. 6.3 Medición • Método de medición Conjunto de operaciones teóricasy prácticas, en términos generales, involucradas en la realización de mediciones de acuerdo a un principio establecido. • Método de medición directo Método de medición en el cual el valor de la magnitud a medir es obtenido directamente, en forma preferente a la medición de otras magnitudes relacionadas funcionalmente con la magnitud a medir. Nota: El método de medición permanece directo, aún si es necesario efectuar mediciones suplementarias para determinar los valores de las magnitudes de influencia, a fin de realizar las correcciones correspondientes. Ejemplos: a) Medición de una longitud utilizando una regla graduada. b) Medición de una masa utilizando una balanza de brazos iguales. CURSO DE METROLOGÍA 25 • Método de medición indirecto Método de medición en el cual el valor de la magnitud a medir es obtenido a partir de mediciones de otras magnitudes relacionadas funcionalmente con la magnitud a medir. Ejemplos: a) Medición de una presión por medición de la altura de una columna de líquido. b) Medición de una temperatura utilizando un termómetro de resistencia. 7. CARTAS DE CONTROL DE EQUIPOS Las cartas de control son una importante herramienta utilizada en control estadístico de procesos (SPC). Básicamente, una carta de control es un gráfico de mediciones realizadas durante el funcionamiento de un proceso continuo, y que sirve para controlar dicho proceso. Aplicado en metrología, las encontramos en: el control de equipo de monitoreo y medición utilizado en proceso industriales y el aseguramiento de las mediciones de laboratorios de calibración y prueba, representando el comportamiento de los valores de: mediciones directas, magnitudes de influencia, resultado y cálculos de medición o las características metrológicas de un instrumento. Una gráfica puede servir como una mera ilustración del comportamiento de un sistema físico o bien ser la clave para evaluar un experimento y calcular el resultado. Las gráficas, deben permitirle al usuario ver el comportamiento del sistema de medición, y con ello facilitarle su propia apreciación de la validez de los resultados. Los gráficos y cartas de control son muy útiles en metrología al momento de: Presentar y analizar resultados de informes (certificados) de calibración y prueba, Presentar y analizar resultados de ensayos de aptitud, Presentar y analizar resultados de estudios de r&R, Llevar el control metrológico de patrones de referencia, trabajo y verificación, Verificaciones intermedias de instrumentos y patrones, Análisis de intervalos de medición de instrumentos y patrones, Validar métodos de calibración y prueba, CURSO DE METROLOGÍA 26 Validar resultados de mediciones y cálculos, Verificar la adecuada captura de datos, Evaluación de conformidad de resultados, Evaluar características metrológicas como: errores, incertidumbres, linealidad, deriva, estabilidad, reproducibilidad, repetibilidad, distribución estadística, etc. CURSO DE METROLOGÍA 27 8. CUIDADO DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN Buen uso del calibrador Seleccione el calibrador que mejor se ajuste a sus necesidades. • Asegúrese de que tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del calibrador son apropiadas para su aplicación. No aplique excesiva fuerza al calibrador. • No deje caer ni golpee el calibrador. • No use el calibrador como martillo Sea cuidadoso y no dañe las puntas de medición para interiores. No use las puntas como un compás o rayador Elimine cualquier clase de polvo del calibrador antes de utilizarlo. Limpie totalmente las superficies deslizantes y las caras de contacto. Use solo papel o tela que no desprenda pelusa. CURSO DE METROLOGÍA 28 Revise que el cursor se mueva suavemente. No debe sentirse flojo o con juego. Corrija cualquier problema que encuentre ajustando los tornillos de presión y de fijación. Apriete los tornillos de presión y de fijación por completo, después afloje en sentido anti horario 1/8 de vuelta (45°) Verifique nuevamente el juego. Repita el procedimiento anterior mientras ajusta la posición angular de los tornillos hasta que no obtenga un juego apropiado del cursor. Medición de exteriores. Mantenga y mida la pieza de trabajo en una posición tan cercana a la superficie de referencia como sea posible. Asegúrese de que las caras de medición exterior hagan contacto adecuado con la pieza por medir Medición de peldaño Tome la medida cuando la superficie para medición de peldaño esté en contacto adecuado con la pieza por medir CURSO DE METROLOGÍA 29 Medición de interiores Tome la medida cuando las puntas de medición interiores estén tan adentro de la pieza como sea posible. Cuando mida un diámetro interior lea la escala mientras el valor indicado esté en su máximo. Cuando mida el ancho de una ranura, lea la escala mientras del valor indicado esté en su mínimo. Medición de profundidad Tome la medida cuando la cara inferior del cuerpo principal esté en contacto uniforme con la pieza de trabajo. Evite el error de paralaje leyendo la escala directamente desde el frente CURSO DE METROLOGÍA 30 Cuidados del calibrador Buen uso del micrómetro Después de utilizar el instrumento, limpieza las manchas y huellas digitales con un trapo suave y seco. Cuando el calibrador sea almacenaje por largos períodos o necesite aceite, use un trapo empapado con aceite para prevenir oxidación y, ligeramente, frote cada sección del calibrador. Asegúrese de que el aceite se distribuye homogéneamente sobre las superficies Selección el micrómetro que mejor se ajuste a la aplicación. No lo deje caer y evite que reciba golpes. No gire el micrómetro violentamente. CURSO DE METROLOGÍA 31 Cuidados del micrómetro Elimine el polvo que haya sobre el micrómetro antes de usarlo. Limpie todo el husillo y las caras de medición. Use solo papel o trapo libre de pelusas. Siempre use el trinquete o el tambor de fricción cuando mida. Después de usar un micrómetro limpieza la grasa y las huellas digitales que tenga con un trapo suave y seco. Cuando se almacenaje el micrómetro por largos periodos o necesite lubricación, use un trapo humedecido con líquido que prevenga la oxidación para embarrar ligeramente cada sección (excepto la sección de carburo de tungsteno) del micrómetro.
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