ASEGURAMIENTO METROLÓGICO-2014

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Impartido por:

Ingeniero Léster David Hernández Navas

Guatemala, C. A. 2014-05-29

ASEGURAMIENTO METROLÓGICO

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BENEFICIOS DE LA METROLOGÍA ¬ Promueve el desarrollo de un sistema de medida

armonizado para que la industria sea competitiva ¬ Facilita las herramientas de medida necesarias para la

investigación y controlar mejora la calidad de los productos

¬ Perfecciona los métodos y medios de medición ¬ Facilita el intercambio de información (Tec-Cien) ¬ Posibilita una mayor normalización internacional de

productos en general, maquinaria y equipos.


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IMPORTANCIA DE LA METROLOGÍA

¬ Es evidente que los procesos de industrialización y desarrollo, han potencializado el avance de la normalización y la metrología como instrumento para armonizar las diferentes regulaciones nacionales de los países y propiciar el libre comercio, el desarrollo sostenible, proteger la salud y seguridad de los seres vivos.


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IMPORTANCIA DE LA METROLOGÍA ¬ La metrología como ciencia de las mediciones

enfoca actualmente sus objetivos a la adopción de l a s r e c o m e n d a c i o n e s i n t e r n a c i o n a l e s precisamente por no estar ajena y ser parte importante en los procesos del libre comercio, la transferencia de tecnología para el desarrollo, etc., esta ciencia investiga nuevos instrumentos, métodos, formas de evaluación de la incertidumbre para expresar los resultados de las mediciones y que estos sean interpretados correctamente en otros lugares.


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No existe Sistema Internacional de Unidades sin Laboratorios de calibración

– Un tornillo fabricado en Guatemala bajo un proceso que se utilizó instrumentos trazables al SI, va poder ser utilizado en una pieza fabricada en Tailandia, la cual a su vez será montada sin inconvenientes en el resto de una máquina fabricada en Alemania, la que a su vez será instalada definitivamente en el Brasil.

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DETERMINACIÓN DE INTERVALOS DE CALIBRACIÓN

– Los instrumentos deben ser calibrados a intervalos de calibración establecidos en base a la estabilidad, propósito y grado de uso del mismo.

– La frecuencia de uso, severidad de uso, transportación y condiciones ambientales variables, aumenta la probabilidad que los resultados de medición estén fuera de tolerancia, por otro lado existe la probabilidad que se calibren más de lo necesario.

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– El intervalo de calibración inicial es una intuición ingenieríl, basada en la experiencia de alguien en medición en general o de los instrumentos a ser calibrados, y preferiblemente con conocimientos de intervalos de calibración usados por otros laboratorios.

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¬ El documento D 10 de la OIML recomienda los siguientes métodos, con técnicas y gráficas y estadísticas, que hacen uso de los resultados de calibraciones previas para estimar las tendencias de los instrumentos de medición u así determinar los intervalos de calibración.

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¬ Ajuste automático o en “escalera” (tiempo calendario)

– Cada vez que un instrumento es calibrado, el intervalo de calibración es extendido si el instrumento está dentro de tolerancia, o reducido si el instrumento está fuera de tolerancia. De esta manera se produce un ajuste rápido de los intervalos de calibración sin esfuerzo administrativo

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¬ Carta de control (tiempo calendario)

– Son escogidos puntos significativos de calibración y los resultados son graficados con respecto al tiempo. En estas gráficas se calcula la deriva, estabilidad y el intervalo de calibración adecuado

• Intervalo de calibración ≤ +/-Tolerancia / Deriva • Deriva = Desviación/ (t2 – t1)

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¬ Tiempo en uso:

– Este es una variación de los métodos anteriormente mencionados. El método básico se mantiene sin cambios pero el intervalos de calibración es expresado en horas en uso.

• Intervalo de calibración ≤ +/-Tolerancia / Deriva • Deriva = Desviación/ tiempo de uso

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RESULTADO DE MEDICIONES ¬ Repetibilidad:

–  Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mesurando realizadas bajo las mismas condiciones de medición.

¬ Reproducibilidad: –  Proximidad de concordancia entre los resultados de

mediciones sucesivas del mismo mesurando realizadas bajo condiciones variables de medición.


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RESULTADO DE MEDICIONES

¬ Desviación estándar experimental: – Magnitud que caracteriza la dispersión de los

resultados.

1

2

1

_

!

""#

$%%&

'!

=(=

nS

n

ii xx


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NORMA TÉCNICA ¬  Documento establecido por consenso y aprobado por un

organismo reconocido, que proporciona, para un uso común y repetido, reglas, directrices o características para actividades o sus resultados, con el fin de conseguir un grado óptimo de orden en un contexto dado.

CALIDAD

¬  Es la medida en que las propiedades de un bien o servicio cumplen con los requisitos establecidos en la norma o especificaciones técnicas, así como con las exigencias del usuario de dicho bien o servicio en cuanto a su funcionalidad, durabilidad y costo.


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ESPECIFICACIÓN TÉCNICA

¬ Es un documento que establece las características de un producto o un servicio tales como niveles de calidad, rendimiento, seguridad, dimensiones. Puede incluir también terminología, símbolos, métodos de ensayo, embalaje, requisitos de marcado o rotulado. O también puede adoptar la forma de un Código de práctica


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VERIFICACIÓN

¬  Evaluación de la conformidad, aplicada al control legal de instrumentos de medición.

¬  Verificación metrológica en el proceso de confirmación metrológica ISO 10012, con aplicación en sistemas de gestión: ISO 9001, ISO 14001, ISO 22000.

¬  Verificación de la calibración o comprobación intermedia como se requiere en ISO/IEC 17025 con requisitos equivalentes en ISO/IEC 17020 e ISO 15189.

¬  Existen términos como validar, verificar, confirmar, comprobar, probar, corroborar etc, con significados muy similares no siempre uniformes . 21

Calibración

¬ Establece, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida asociadas obtenidas a partir de los patrones de medida, y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres asociadas, para establecer una relación que permita obtener un resultado de medida a partir de una indicación.

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Calibración

¬ Una calibración puede expresarse mediante una declaración, una función de calibración, un diagrama de calibración, una curva de calibración o una tabla de calibración, en una corrección aditiva de la indicación con sus incertidumbres correspondientes.

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Ajuste de un Sistema de Medida

¬ Conjunto de operaciones realizadas sobre un sistema de medida para que proporcione indicaciones prescritas, correspondientes a valores dados de la magnitud a medir.

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DETERMINACIÓN DEL MEJOR PATRÓN DE MEDIDA PARA CALIBRACIÓN

¬ Para caracterizar un instrumento de pesaje, se deben utilizar patrones cuyo error no sea superior a 1/3 del e.m.p., para el instrumento.


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PATRONES DE MEDICIÓN

¬ Una medida materializada, un instrumento de medición, un material o sistema de referencia destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o más valores de una magnitud con el propósi to de t ransmit i r los a otros instrumentos de medición mediante la comparación.


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INCERTIDUMBRE DE LA MEDICIÓN

¬ Cuando se reporte el resultado de una medición, es obligatorio proporcionar alguna indicación cuantitativa de la calidad del resultado de manera tal que el usuario pueda apreciar su confiabilidad


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¬ El método debe ser universalmente aplicable a cualquier tipo de medición y a cualquier tipo de dato utilizado en la medición

¬ La cantidad utilizada para expresar la incertidumbre debe ser internamente consistente y obtenerse directamente de la componentes que contribuyen a ella y además ser transferible.


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¬ Consta de varias componentes que pueden ser agrupadas en dos:

– A: las que se evalúan por métodos estadísticos

– B: las que se evalúan por otros métodos


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FUENTES DE INCERTIDUMBRE DE LA MEDICIÓN

¬ Repetibilidad ¬ Resolución del instrumento ¬ Histéresis ¬ Incetidumbre del método de medición ¬ Argumentos importados

–  Certificados de calibración, manuales ¬ Datos históricos.


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NECESIDAD DE CALIBRAR

Las normas ISO exigen del usuario que sus instrumentos de medida estén calibados, teniendo en cuenta la trazabilidad a patrones nacionales y que se garantice el buen funcionamiento de los mismos mediante recalibra-ciones en intervalos adecuados. Esto se dice fácil, sin embargo es algo difícil de realizar, ya que las calibra-ciones frecuentes ocasionan costos y bajan la disponibili-dad de los instrumentos. Por otro lado, dejar de calibrar puede causar errores de medida y los daños consecuentes.


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Cláusula 5.10 COGUANOR NGR/COPANT/ISO/IEC 17 025 –  Título –  Nombre y domicilio del laboratorio y localidad –  Identificación del documento –  Nombre y domicilio del cliente –  Identificación del método usado –  Identificación del instrumento calibrado –  Fecha de realización de la calibración –  Resultados de la calibración –  Nombres, funciones y firmas de quienes autorizan –  Condiciones ambientales bajo las que se hizo la calibración –  Incertidumbre de la calibración y/o declaración de la

conformidad con una especificación –  Evidencias de la trazabilidad de la calibración


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Correcciones

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 INFORMACIÓN EN EL

CERTIFICADO ACCIONES DEL USUARIO

LECTURA INDICACIÓN DEl PATRÓN ERROR CORRECCIÓN LECTURA CORREGIDA

5,7 5,9 -0,2 +0,2 5,9


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Incertidumbre 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 certificada y combinarlas apropiadamente.

INFORMACIÓN EN EL CERTIFICADO

ACCIONES DEL USUARIO

INCERTIDUMBRE OTRAS CONTRIBUCIONES INCERTIDUMBRE DE LA MEDICIÓN

0,10 0,15 0,18


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Evidencia de calibración

El certificado de calibración constituye una evidencia que demuestra que el instrumento ha sido calibrado, útil en aquellos esquemas, como

ISO 9000 en la que la calibración de los instrumentos es un requisito.


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Evidencia de trazabilidad

Un certificado de calibración también constituye evidencia de la trazabiidad de los resultados de calibración, trazabilidad que

se trasladaría a las mediciones del usuario si se asocia la respectiva incertidumbre.


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CONFIRMACIÓN METROLÓGICA

¬ La confirmación metrológica generalmente incluye calibración y/o verificación, cualquier ajuste necesario o reparación y posterior recalibración, comparación con los requisitos metrológicos para el uso previsto del equipo de medición, así como cualquier sellado y etiquetado requerido.

CONFIRMACIÓN METROLÓGICA

¬ La confirmación metrológica no se consigue hasta que se demuestre y documente la adecuación de los equipos de medición para la utilización prevista, la cual pueden incluir consideraciones tales como el alcance, la resolución, los errores máximos permisibles, etc.

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Gráfico de Desviaciones

7

17

7 9 710 10

1610

139

14 13

48 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5

-‐50

-‐25

0

25

50

104 208 209 210 212 213 214 215 216 217 218 219 220

Identificación de los patrones

Erro

r Máx

imo

Perm

itido

ICA.02/423/02 U


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Gráfico de Desviaciones

9 1116 16 15 16 14 16

1116 16 17 15 16 16 14

4 48 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5 8 ,5

-‐50

-‐25

0

25

50

104 105 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 221 222

Identificación de los patrones

Erro

r Máx

imo

Perm

itido

ICA.02/354/04 U


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Gráfica de DesviacionesMasas utilizadas para calibrar instrumentos con capacidad mayor a 1 tonelada

7

17

7 9 7 10 1016

10 139

14 139 11

16 16 15 16 14 1611

16 16 17 15 16 16 14

-50

-25

0

25

50

104 105 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222

Identificación de las Masas

Desvia

ció

n M

áx

imo

Perm

itid

o (

g)

Seg

ún

OIM

L R

11

1

ICA.02/423/02 ICA.02/354/04


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¬ ANÁLISIS ESTADÍSTICO DEL PROGRAMA:

¬ Para poder analizar de una mejor manera

los datos obtenidos de las calibraciones y poder determinar la aportación de los patrones en cada calibración se elabora un registro para el cálculo de la distribución F, y también poder determinar si los mismos patrones se encuentran bajo control.


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PRUEBA F: Refleja la variabi l idad de las desviaciones estándar de dos conjuntos de datos. Paso1: Plantear la Hipótesis Nula y la

Hipótesis Alternativa.

Ho : S1=S2 Hipótesis Nula

H1 : S1≠S2 Hipótesis Alternativa .


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¬ Paso 2: Seleccionar el nivel de significancia: α = 0.025.

¬ Paso 3: Determinar el estadístico de prueba, el estadístico de prueba sigue la distribución F.

FSSF tablaS

L <= 2

2


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Paso 4: Establecer la regla de decisión. Para establecer esta regla se necesita el valor crít ico. El valor crit ico del Estadístico en base a los grados de libertad. a) Cálculo de los grados de libertad n1 = grados de libertad para el numerador n2 = grados de libertad para el denominador b) Encontrar el valor teórico en la F (Ftabla), utilizando los grados de libertad. Si {F < Ftabla } se acepta la Ho, en caso contrario se rechaza.


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c) Elaborar un gráfico de control para evaluar la tendencia de la distribución F en el tiempo


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Abril-05 / Julio-06 (d) 4,2 10 5,5 6 1,71 4,48

Dic-05 / Julio-06 (a) 5,2 6 5,2 6 1,00 7,15 Julio-06 / Julio-07 (d) 5,5 6 5,5 5 1,00 9,36 Julio-06 / Oct-06 (a) 5,2 6 8,4 5 2,61 7,39 Mar-06 / May-06 (e) 5,2 6 5,5 6 1,12 7,15 May-06 / Sep-06 (e) 5,5 6 4,5 5 1,49 9,36 Nov-05 / Julio-06 (b) 5,2 6 4,5 5 1,34 9,36 Oct-05 / Nov-06 ( c ) 8,2 6 14,1 5 2,96 7,39 Oct-05 / Oct-06 (f) 10,9 6 8,9 5 1,50 9,36 Oct-06 / Julio-07 (a) 8,4 5 5,5 5 2,33 9,60 Oct-06 /Enero-07 (f) 8,9 5 10,9 5 1,50 9,60 Sep-06-Marzo-07 (e) 4,5 5 4,5 5 1,00 9,60

S Grados S Grados

Fechas Libertad Libertad Fcalculada Ftabla


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Calibración o verificación

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Verificación de un instrumento de medición Procedimiento (diferente a la aprobación de modelo) que incluye el examen y marcado y/o emisión de un certificado de verificación, que constata y confirma que el instrumento de medición cumple con los requisitos reglamentarios.

Verificación (de la calibración)

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Comprobar si las indicaciones, bajo condiciones específicas, corresponden con un conjunto dado de mensurandos conocidos dentro de los límites de un diagrama de calibración predeterminado.

Gráfico de control

Valor convencional 200 ml + 0,20 ml ± 0,10 ml

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Estabilidad

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Índice de compatibilidad

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Trazabilidad metrológica

Propiedad de un resultado de una medida por la cual el resultado puede relacionarse con una referencia mediante una cadena ininterrumpida y documentada de calibraciones, cada una de las cuales contribuye a la incertidumbre de medida.

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Cadena de Trazabilidad

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Trazabilidad

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REQUERIMIENTOS Vrs CAPACIDADES DEL SISTEMA DE MEDICIÓN

¬ ¿El resultado de la calibración de mi instrumento es adecuado para las necesidades específicas del proceso?.

CAPACIDAD DE MEDICIÓN ¬ Esta directamente relacionada con las

especif icaciones y característ icas metrológicas del instrumento de medición, utilizado en el control y monitoreo del proceso o en las pruebas de control de calidad del mismo y se puede evaluar mediante la incertidumbre actual de medición o en la case de exactitud o EMP para el mismo

REQUERIMIENTO DE MEDICIÓN

¬ Esta relacionado con la estabilidad que es posible lograr del mismo, y que depende entre otros factores de la homogeneidad de los insumos, sintonización de los dispositivos de control, habilidad del operador para mantenerlo dentro de ciertos límites.

MARGEN DEL PRODUCTO ¬ Diferencia entre las características

promedio del producto y los límites de control de las pruebas, que son usualmente los límites pasa / no pasa utilizadas en la pruebas finales de la línea de producción bajo condiciones normalizados.


Margen del producto

Seguridad del cliente

Ambiente y Deriva

Incertidumbre de Medición

Límites de Control (Verificados en Producción)

Especificación Garantizada


Variable Proceso Límite

Control ± LC

Factor de Riesgo

fr Incertidumbre U requerida

Incertidumbre

U actual

Índice de Consistencia

$Costo$ Alto costo por

operación Alto costo por no calidad

Incertidumbre actual (mucho menor que)

INCERTIDUMBRE REQUERIDA

Uact /Ureq

INCERTIDUMBRE ACTUAL (mucho mayor que)

Incertidumbre requerida INCERTIDUMBRE ACTUAL

(del mismo orden de) INCERTIDUMBRE REQUERIDA

Índice de Consistencia Consistencia = Uact / Ureq

U requerida = 1/3* ± LC/fr

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Muchas gracias por su

participación

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