CURSO METROLOGIA Y CALIBRACION - INDICE DE MATERIAS 0.- INTRODUCCIN. 1.- DOCUMENTOS Y NORMATIVAS RELEVANTES. 2.- RECINTO DE MEDIDA. 3.- VOCABULARIO. 4.- CRITERIOS DE INCERTIDUMBRE Y RESOLUCIN ADECUADOS, A LAS NECESIDADES DE CADA EMPRESA. 5.- ERRORES DE MEDIDA. 6.- CRITERIOS DE RECHAZO DE MEDIDAS 7.- CRITERIO DE TOLERANCIA E INCERTIDUMBRE. 8.- TEORIA Y CLCULOS DE INCERTIDUMBRE. 9.- RELACIONES ENTRE TOLERANCIA, DIVISIN DE ESCALA E INCERTIDUMBRE. 10.- RELACIN ENTRE TOLERANCIA E INCERTIDUMBRE EN FABRICACIN. 11.- CALIBRACIN INTERNA. 12.- VERIFICAR EQUIPOS DE MEDIDA. 13.- CALIBRACIN EXTERNA Y EVALUACIN DEL CERTIFICADO DE CALIBRACIN. 14.- EL PLAN DE CALIBRACIN. 15.- LA CONFIRMACIN METROLOGICA. 16.- LA TRAZABILIDAD. 17 .- DEFICIENCIAS FRECUENTES EN LOS SISTEMAS ISO 9000, EN LA CALIBRACIN Y VERIFICACIN DE INSTRUMENTOS.

0 - INTRODUCCIN.Los aspectos metrolgicos de la calidad, es uno de los factores ms importantes a analizar por cualquier Empresa que tenga o vaya a implantar un Sistema de la Calidad, y que fabrique componentes, subconjuntos o sistemas ms o menos complejos, como consecuencia del incremento progresivo de los niveles de calidad en los productos, motivados por el desarrollo tecnolgico y social en Europa a partir de la creacin del mercado nico. Las especificaciones tcnicas sobre los productos industriales se establecen en todas las etapas del proceso productivo mediante intervalos de valores admisibles o tolerancias, para las diferentes magnitudes que influyen en su nivel de calidad. Pero cada vez que hay que decidir si el valor concreto de una magnitud est dentro de tolerancia, es preciso medir, y si la medida no se asegura con la calidad necesaria, aquella decisin puede ser errnea, con lo que queda de manifiesto la imposibilidad de establecer planes de calidad en las Empresas que no aseguren adecuadamente sus medidas.

El indicador o asegurador de la calidad de cualquier medida es su incertidumbre. Por ello se deduce la necesidad de utilizar procedimientos fiables y representativos para su determinacin. Desde 1977 y a requerimientos del Bureau International de Poids et Msures (BIPM) y el Comit Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), reputado como la mayor autoridad europea y mundial en metrologa, comenz sus actividades destinadas a clarificar el tema de clculo de incertidumbres. En 1980 se establece el documento INC-1 aprobado en 1981 (CI-1981) que sirve de punto de referencia de los trabajos de la "Organizacin de Cooperacin en Calibracin de los pases de la Europa Occidental (WECC) el cual, a su vez, gener el documento WECC-19 de 1990. Los trabajos del CIPM llegan a su ms detallada expresin en el documento Guide to the expression of uncertainty in measurement de 1995, que se establece bajo ISO, colaborando con ello otras importantes instituciones mundiales relacionadas con la fsica pura aplicada, qumica, electrotecnia y metrologa legal. Basndose en este documento se ha procedido recientemente a revisar el WECC-19, sustituyndolo por el documento EAL-R2, aplicable a los laboratorios de calibracin. En los diferentes captulos de que consta este manual, se analizan todos los elementos relacionados con la metrologa en la industria, as como los principios generales sobre asignacin de incertidumbres, clculo de errores, establecimiento del plan de calibracin, etc., con objeto de establecer la informacin bsica que permita abordar, la forma en que las Empresas deben organizarse internamente para desarrollar la funcin metrolgica y los requisitos externos que se precisan para que estas acciones puedan asegurarse adecuadamente. Tambin se presentan una serie de conceptos como, calibracin, verificacin, inspeccin, incertidumbre, tolerancia, etc., que conviene establecer con claridad para evitar confusiones que, con demasiada frecuencia, se producen al planificar las diferentes actividades metrolgicas.

1 - DOCUMENTOS Y NORMATIVAS RELEVANTES.Los documentos y normativas ms relevantes consultadas para la expresin de criterios y frmulas en este manual han sido los siguientes:

ISO 9000, pto. 4.11 "Control de los equipos de inspeccin y ensayo". EN 30012, pto. 4.3. (ISO 10012). Documento EAL-R2 de Abril 1997 y el EAL Suplemento 1 de Noviembre de 1997. EN-ISO 9004-1, pto. 13. Guide to the expression of uncertainty in measurement. ISO: 95.

2 - RECINTO DE MEDIDA.Es el lugar en el que se realizan las mediciones. Se caracteriza por el valor y variabilidad de magnitudes ambientales (temperatura, humedad, presin atmosfrica) y de suministro (voltaje, presin de red). Acostumbra a ser:

Un laboratorio o sala de metrologia. Una instalacin productiva.

En el caso del local de metrologia dichas magnitudes deben ser suavemente variables, en el espacio y el tiempo. En el caso de que las mediciones se realicen en la instalacin productiva, debemos conocer el intervalo de variacin mximo de dichas magnitudes. Los requisitos ms importantes que debe de poseer un local de metrologia son:

Orientacin preferida NORTE. Ventanas con entrada de sol, si no tienen ningn elemento para filtrar la luz (persiana, toldo, etc.) pintar en azul claro. Evitar oscilaciones importantes de temperatura. Controlar temperatura y humedad. De ser posible utilizar: AIRE ACONDICIONADO FRIO/CALOR. Evitar oscilaciones de voltaje de suministro ms all de un 10% de la tensin nominal (preferiblemente el 5%). Evitar las emanaciones qumicas corrosivas, separando si lo hubiere el laboratorio qumico. Ausencia de vibraciones y de campos magnticos.

Por ello si la empresa va ha realizar calibraciones internas, al menos necesita un pequeo local con los requisitos antes definidos, para poder guardar los equipos y para realizar las calibraciones internas si las hubiere.

3 - VOCABULARIO.En un equipo de medida cabe definir los siguientes conceptos: Campo de medida.- Es el intervalo de valores que puede tomar la magnitud a medir con un equipo de medida, de manera que el error de medida, operando dentro de sus condiciones de empleo, sea menor que el mximo especificado para el mismo. Alcance.- Es el valor mximo del campo de medida. Escala.- Conjunto ordenado de signos en el dispositivo indicador que presentan los valores de la magnitud medida. Divisin de escala.- Intervalo entre dos valores consecutivos de la escala. Sensibilidad.- Para un valor dado de la magnitud medida, es el cociente entre el incremento observado de la variable y el incremento correspondiente de la magnitud medida. Precisin.- Aptitud de un equipo para dar valores prximos al valor verdadero, considerando tanto el error aleatorio como el error sistemtico.

Incertidumbre.- Es un valor que permite acotar los errores de medida. La incertidumbre es el intervalo en el que se encuentra, con una elevada probabilidad, el valor convencionalmente verdadero de la medida. Debe redondearse al valor del mesurando para que no supere dicho orden de magnitud. La incertidumbre misma se redondea siempre por exceso (excepto 5%). La incertidumbre puede ser de dos tipos, segn nuestro mtodo de conocimiento de la misma:

TIPO A.- Determinacin experimental (p. ejem. por calibracin) y procesado estadstico correspondiente. TIPO B - Sin determinacin experimental (p. ejem. a travs de especificaciones).

Repetibilidad.- Grado de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas de la misma magnitud, con el mismo mtodo, el mismo observador, los mismos equipos de medida, el mismo laboratorio y en intervalos de tiempo suficientemente cortos. Reproducibilidad.- Grado de concordancia entre los resultados de mediciones aisladas de la misma magnitud y con el mismo mtodo, pero en distintas condiciones y en intervalos de tiempo suficientemente grandes comparados con la duracin de la medicin. Dispersin.- Grado de separacin o diseminacin que presentan las observaciones o medidas de una serie. Normalmente se estima por el valor mximo absoluto de las desviaciones de dicha serie. Reversibilidad.- Facilidad de obtener los mismos resultados cuando se mide el mismo valor de la magnitud, bien de forma creciente o decreciente. Fiabilidad.- Facultad para realizar una funcin bajo condiciones establecidas, durante un tiempo determinado. Se expresa normalmente por un nmero que indica la probabilidad de que se cumpla esta caracterstica. Trazabilidad.- Cualidad de la medida que permite referir la precisin de la misma a un patrn adecuado. La trazabilidad metrolgica es la propiedad del resultado de una medida consistente en poder referirla a patrones apropiados, generalmente internacionales o nacionales, a travs de una cadena ininterrumpida de comparaciones.

Otros conceptos fundamentales, se detallan a continuacin: Objeto fsico.- Es el ente sobre el que se realiza la medicin. Debe de poseer los necesarios lmites claros en el espacio y a veces en el tiempo, para que su identificacin sea unvoca.. Ejemplo: Esfera metlica X1. Mensurando.- La magnitud que pretendemos medir del objeto fsico. Ejemplo: Peso de la esfera metlica X1. Instrumento de medicin.- Es el sistema tcnico capaz de interaccionar con el objeto fsico producindonos la indicacin del valor del mesurando. Ejemplo: Balanza monoplato. Se puede distinguir entre:

El sensor (componente del instrumento en que se produce la interaccin con el objeto, que proporciona una seal de salida, relacionada con el valor de la magnitud fsica). El procesador (que transforma la seal de salida del sensor en una seal utilizable) y el indicador (que nos transmite el valor medido). El conjunto sensor - procesador - indicador, se le llama a veces "cadena de medicin".

El sensor transforma el mensurando en una magnitud generalmente mecnica (p. ejem. un desplazamiento del indicador) o elctrica (p. ejem. Un nivel de voltaje). La Transformacin requiere un procesado para ser utilizable. Principio de medida.- Base cientfica de la medida. Ejemplo: medicin de la densidad de un lquido por la relacin entre una masa del mismo y su volumen. d=m/v Calibracin.- Es un proceso experimental de medicin de patrones, que permite conocer la incertidumbre del equipo a partir de la incertidumbre de dichos patrones, la repeticin de medidas y otros elementos relevantes. A veces, permite conocer la correccin a aplicar a las medidas El resultado de la calibracin puede ser la definicin de una incertidumbre global para todo el rango de medida, acompaada a veces de una correccin de calibracin. La sistemtica a utilizar se puede documentar en un mtodo, procedimiento o proceso de calibracin, especfico de un equipo o familia de equipos. Con frecuencia, la calibracin de un equipo permite mejorar su incertidumbre respecto a su especificacin de compra. Verificacin.- Es un proceso experimental de medicin que no determina la incertidumbre del equipo pero permite asegurar que sta no es superior a la incertidumbre dada. Ejemplo: Una balanza ha sido adquirida con su correspondiente certificado de calibracin que expresa I(k=2)=200 mg. En la escala 0 a 100 g. Es verificada mediante la medicin de un patrn de 90 g en condiciones de repetibilidad, que da una lectura de 90,002 g. la incertidumbre de la pesa es I(k=2)=50 mg. La verificacin es ms sencilla, pero aporta menos informacin que la calibracin. Suele ser ms econmica, pero permite afinar menos con los equipos, lo cual, a su vez, es caro. Nota: EN 30012 establece en su punto 4.3. que "la utilizacin de un patrn de comprobacin no constituye, en absoluto, una sustitucin de la calibracin y confirmacin regulares del instrumento, pero su empleo puede evitar el uso de un instrumento que no siga mostrando conformidad con la especificacin en el intervalo transcurrido entre dos procesos formales de confirmacin". Inspeccin.- Accin de medir y comprobacin de que los valores medidos se encuentran dentro de los valores especificados. Ajuste.- Operacin que permite modificar las lecturas de un instrumento generalmente realizada para mejorar su correccin de calibracin. El ajuste (o reparacin) puede afectar a toda la cadena de medicin siendo el ms caracterstico el ajuste del origen (cero) y la pendiente o ganancia. Tras cualquier ajuste debe calibrarse el equipo. Nota: En el lenguaje popular a veces se designa como calibracin, el ajuste del instrumento. (Debe evitarse esta acepcin).

4 - CRITERIOS DE INCERTIDUMBRE Y RESOLUCION ADECUADOS A LAS NECESIDADES DE CADA EMPRESA.Para el uso de un equipo de medicin en una Empresa, se debe definir una incertidumbre mxima para este, de forma que si en la calibracin peridica (externa o interna) es excedida, lo invalide para realizar sus funciones y pueda por tanto ser separado o pasado a una clase de precisin inferior, utilizndose en este caso para usos diferentes por los cuales se compr. Por ello a la hora de comprar un equipo, conviene definir los requisitos metrolgicos necesarios a las necesidades de la Empresa. Dichos requisitos se deben definir de acuerdo a los siguientes criterios.

1-Definir los requisitos ms estrictos del equipo en cuanto a la tolerancia a medir.Es decir, buscar la tolerancia ms pequea que se pretende medir con el equipo a comprar. Se entiende por tolerancia ms pequea, al valor menor de tolerancia resultante, de la suma del lmite superior y el inferior si lo hubiere. Definir el alcance mximo o mximo y mnimo a medir, para poder definir as la capacidad de medida del equipo.

2- Definir el requisito de incertidumbre.Debe encontrarse entre los siguientes valores:

Tolerancia_Total_Espec(*) dividida por 3. Tolerancia_Total_Espec(*) dividida por 10.(EN 30012-1:93 pto. 4.3). (*) Elegir el valor de tolerancia ms pequea a medir con el equipo. Ejemplo: Tolerancia ms desfavorable a medir: 1g. 2/3= 0,66 2/10=0,2 La incertidumbre del equipo se encontrar entre 0,2 y 0,66.

3- Definir el requisito de resolucin.Debe encontrarse entre los siguientes valores:

0,5 < I/R < 10 En nuestro caso si I = 0,2 0,2/0,5=0,4 0,2/10=0,02

o bien

0,1