Instrumento de medición - rcm · 1.5 Características de los instrumentos de medición 1.5.2...

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Instrumento de medición

Dispositivo utilizado para realizar mediciones, solo o asociado a uno o varios dispositivos suplementarios.

1.5 Características de los instrumentos de medición1.5.1 Características de los instrumentos


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56 7 8 9 10 11

12

Parte de un instrumento visualizador, que consiste en un conjunto ordenado de marcas, eventualmente acompañadas de números o valores de la magnitud.

Escala (de un instrumento de medición con dispositivo visualizador)

Escala (División de la)

Parte de una escala comprendida entre dos marcas sucesivas.


e1

Diapositiva 76

e1 No aparece en VIMerosas, 18/06/2010


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Conjunto de valores comprendido entre dos indicaciones extremas.

56 7 8 9 10 11

12

Intervalo de indicaciones

Amplitud de un intervalo nominal de indicacionesValor absoluto de la diferencia entre los valores extremos de un intervalo nominal de indicaciones.



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Valor nominal

Valor redondeado o aproximado de una magnitud característica de un instrumento o sistema de medición, que sirve de guía para su utilización apropiada.

Instrumento de medición que reproduce o proporciona de manera permanente durante su utilización, magnitudes de una o varias naturalezas, cada una de ellas con un valor asignado.

Medida materializada



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Mínima variación de la magnitud medida que da lugar a una variación perceptible de la indicación correspondiente.4

6

32

75

10

8

Resolución



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Fenómeno por el que el estado de un material depende de su historia previa. Se manifiesta por el retraso del efecto sobre la causa que lo produce.

Entrada

Respuesta

Histéresis


e2

e3 e4

Diapositiva 80

e2 Definición de la RAE.erosas, 23/08/2010

e3 La histéresis es la tendencia de un material (o instrumento) a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. (Wikipedia)erosas, 23/08/2010

e4 Un error de hiséresis es la desviación de la señal de salida del sensor en un punto específico de la señal de entrada, cuandose le aproxima al punto por direcciones opuestas. (www.sapiensman.com)erosas, 23/08/2010


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Deriva

EstabilidadDuración de una medición

Tiempo

IndicaciónValor proporcionado por un instrumento o sistema de medición.



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Variación continua o incremental de una indicación a lo largo del tiempo, debida a variaciones de las características metrológicas de un instrumento de medición.

Deriva instrumental

2008200820102010

Error del patrón



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Intervalo de tiempo comprendido entre el instante en que un valor de la magnitud de entrada de un instrumento o sistema de medición sufre un cambio brusco entre dos valores constantes especificados, y el instante en que la indicación correspondiente se mantiene entre dos límites especificados, alrededor de su valor final en régimen estacionario.

Tiempo de respuesta a un escalón

Xo

Yo

ττττ ττττ



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Proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de un mensurando.

Clase de instrumentos o sistemas de medición que satisfacen requisitos metrológicos determinados destinados a mantener los errores de medición o las incertidumbres instrumentales dentro de límites especificados, bajo condiciones de funcionamiento dadas.

Clase de exactitud

Exactitud de medición



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Condición de medición, dentro de un conjunto de condiciones que incluye el mismo procedimiento de medición, los mismos operadores, el mismo sistema de medición, las mismas condiciones de operación y el mismo lugar, así como mediciones repetidas del mismo objeto o de un objeto similar en un periodo corto de tiempo.

Condición de repetibilidad de una medición

RepetibilidadRepetibilidad de medición

Precisión de medición bajo un conjunto de condiciones de repetibilidad.



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Precisión de medición bajo un conjunto de condiciones de reproducibilidad.

Reproducibilidad de medición

diferente método

diferente observador

diferente instrumento

periodos largos

diferentes condiciones

diferente lugar

REPRODUCIBILIDAD

Reproducibilidad

Condición de reproducibilidad de una medición

VERSIÓN VIM 2008



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Tema 1.5 Características de los instrumentos de medición

1.5.2 Confirmación metrológica

Tema 1.5 Características de los instrumentos de medición

1.5.2 Confirmación metrológica


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Conjunto de operaciones para asegurar que el equipo de medición está conforme a los requisitos del uso pretendido.

Confirmación metrológica

1.5 Características de los instrumentos de medición1.5.2 Confirmación metrológica

e5

Diapositiva 88

e5 Esta no es una definición de la ISO 10012:200 ni del VIM. Parece ser una explicación libre (de CENAM).erosas, 17/06/2010


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Calibro: Relaciono las lecturas del medidor con las del patrón y uso los resultados apropiadamente.

Ajusto: Logro el funcionamiento adecuado.

Verifico: Aporto evidencia objetivamente del cumplimiento de requisitos.

Confirmo: Aseguro objetivamente el cumplimiento de requisitos particulares para un uso específico propuesto.

Proceso de confirmación metrológica



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VERIFICACIÓN


‘Aportación de evidencia objetiva de que un elemento satisface los requisitos especificados’.

AJUSTE

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

4

6

32

7

5

10

8


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CALIBRACIÓN


‘Operación que bajo condiciones especificadas establece, en una primera etapa, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida, y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres asociadas y, en una segunda etapa, utiliza esta información para establecer una relación que permita obtener un resultado de medida a partir de una indicación’’.

Nota : ‘Conviene no confundir la calibración con el ajuste de un sistema de medida, a menudo llamado

incorrectamente “autocalibración”, ni con una verificación de la calibración


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Tema 1.6 Trazabilidad, patrones de medición y su

documentación

Tema 1.6 Trazabilidad, patrones de medición y su

documentación


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Para obtener mediciones confiables es necesario contar conreferencias confiables. En este capítulo se presentarán loscaracterísticas que deben cumplir estas referencias, así comolas recomendaciones que se deben observar para sudocumentación.

Introducción

Objetivo

Al concluir este capítulo, el participante contará con elvocabulario esencial relacionado con trazabilidad ypatrones de medición, así como con los elementosnecesarios para presentar de forma correcta ladocumentación relacionada.


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1.6.1 Definiciones Generales.

1.6.2Trazabilidad y Patrones de Medición.

1.6.3Certificados e Informes.

ContenidoContenido


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Tema 1.6 Trazabilidad, patrones de medición

1.6.1 Definiciones generales


1.6.1 Definiciones generales


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Patrón de mediciónRealización de la definición de una magnitud dada, con un valordeterminado y una incertidumbrede medición asociada, tomada como referencia.

1.6 Trazabilidad, patrones de medición y su documentación

1.6.1 Definiciones generales sobre patrones y trazabilidad


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Material de referenciaMaterial suficientemente homogéneo y estable con respecto a propiedades especificadas, establecido como apto para su uso previsto en una medición o en un examen de propiedades cualitativas.



Material de referencia certificado

Material de referencia acompañado por la documentación

emitida por un organismo autorizado, que proporciona uno o

varios valores de propiedades especificadas, con incertidumbre

y trazabilidad asociadas, empleando procedimientos válidos


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Trazabilidad metrológicaPropiedad de un resultado de medición 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 medición.

NOTA: ¡NO es el INSTRUMENTO el que tiene trazabilidad,

SINO el resultado de la MEDICIÓN que se realiza con él!




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1.6.2 Trazabilidad y patrones de medición


1.6.2 Trazabilidad y patrones de medición


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Cadena de trazabilidad y patronesTrazabilidad...Trazabilidad... ...e Incertidumbre...e Incertidumbre

Calibración

Calibración

Calibración

RealizaciónPATRÓN PRIMARIO

PATRÓN SECUNDARIO

PATRÓN DE TRABAJO

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

Unidades del SI

Medición


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IncertidumbreBIPM

PATRÓN DE REFERENCIA

PATRÓN DE TRABAJO

LABORATORIOSECUNDARIO

ORGANIZACIÓN

CENAM

PATRÓN DE TRABAJO

PATRÓN NACIONAL

PATRÓN DE TRANSFERENCIA

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

PATRÓN DE TRABAJO

ComparacionesPATRONES

NACIONALESDE OTROS

PAÍSES

PATRÓN DE REFERENCIA

1.6 Trazabilidad, patrones de medición y su documentación1.6.2 Trazabilidad y patrones de medición


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Esquema de trazabilidad

PATRÓN INTERNACIONAL(0 μg)

PATRÓN DE TRANSFERENCIALPN-00-06(± 31 μg)

PATRÓN NACIONALPrototipo No. 21

(± 2.3 μg)

PATRÓN DE TRABAJOLPR-00-06(± 125 μg)



PATRONES DE REFERENCIALaboratorios secundarios

PESAS CLASE DE EXACTITUD E1E INFERIORES

PATRÓN DE VERIFICACIÓNLPN-00-07(± 31 μg)

PATRÓN DE VERIFICACIÓNLPN-00-02(± 31 μg)

Unidad de baseEjemplo:

Masa de 1 kg






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1.6.3 Certificados e informes


1.6.3 Certificados e informes


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� Indicar resultados obtenidos por subcontratistas.

�Contenido.• Laboratorio que calibra.• Cliente.• Identificación única del certificado.• Identificación del elemento

calibrado.• Método y procedimiento utilizado.• Trazabilidad.

• Fechas.• Resultados de medición

incluyendo incertidumbre.

• Nombre y firma del responsable.

ISO/IEC 17025

5.10 Informe de resultados

Características. . . de un certificado de calibración:


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Informe de calibración

Calibraciones El kilogramo S.A. de C.V.

Cliente: Volu-Met, S. A. de C.V.

Domicilio: Ave. Las Flores Nº 35, Col. Vistahermosa, México, D.F. Número de servicio:

357-2010

No. de Certificado:

CP-CC-456/2010.

Fecha de Calibración:

2010-06-10

Instrumento:

Probeta graduada de vidrio

Marca:

ABC

Modelo:

PGV-92A-RS

No. de serie:

2879-1K

Patrón:

Balanza, Marca Acme, Modelo Único, No. Serie 01234 Las mediciones son trazables al patrón nacional de masa del CENAM (certificado CNM-CC-710-021/2010).

Resultado de la calibración: V = 1.998 5 L Incertidumbre (k = 2): U = 0.002 6 L Condiciones ambientales de medición:

Temperatura 20 ºC con variación menor a ±2 ºC Presión atmosférica 80 950 Pa ± 100 Pa Humedad relativa (44 ±5) %

Procedimiento utilizado: AC-P.200 (Método gravimétrico) Calibró:

Juan D. Conocido, Metrólogo

Aprobó:

Fulano Detal, Director Metrología

Fecha:

2010-06-10

Calibrated by Approved by Date

Calibraciones El kilogramo S.A. de C.V. Avenida Resolución #35 México D.F., C.P.12345

Tel.: (55) 12345678


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Ejemplo de carátula del Certificado de un MRC


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Tema 1.7 Estructura Metrológica Nacional e

Internacional

Tema 1.7 Estructura Metrológica Nacional e

Internacional


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Las organizaciones nacionales e internacionales relacionadascon la metrología cuentan con una estructura formal,establecida en leyes y tratados internacionales. En estecapítulo se presenta su organización y relación con otrasorganizaciones relacionadas, en los campos de normalización,acreditación y evaluación de la conformidad.

Introducción

Objetivo

Al concluir el capítulo el participante conocerá laestructura de las organizaciones nacionales einternacionales que rigen los aspectos formales de laactividad metrológica.


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Contenido

1.7.1 Sistema Metrológico Nacional.

1.7.2Organización Internacional de la Metrología.


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Tema 1.7 Estructura metrológica nacional e internacional

1.7.1 Sistema Metrológico Nacional


1.7.1 Sistema Metrológico Nacional


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Sistema nacional de calibración

LFMN, artículo 25El Sistema Nacional de Calibración se integrará con la Secretaría de Economía, el Centro Nacional deMetrología, las entidades de acreditación que correspondan, los laboratorios de calibraciónacreditados y los demás expertos en la materia que la Secretaría estime convenientes.

1.7 Estructura metrológica nacional e internacional1.7.1 Sistema metrológico nacional


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Usuarios de servicios de calibración: INDUSTRIA – COMERCIO – LABORATORIOS DE PRUEBA

PATRONES NACIONALES de otros países

¿Cómo obtener trazabilidad?CENAM

PATRONES NACIONALES

LABORATORIOS DE CALIBRACIÓN



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Estructura Metrológica Nacional

CENAM

DependenciasSecretaríade Economía

DGNSE

SENERSSA

…

Trazabilidad Acreditamiento Colaboración Autorización Aprobación

Laboratorios de pruebaIndustria - Comercio

Entidad Mexicana deAcreditación (ema) Laboratorios

de calibración


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Resolución CNH.06.001/11 sobre lineamientos técnicos para la medición de hidrocarburos


Capítulo 1:

Artículo 1: De los objetivos de los presentes lineamientosArtículo 2: De los sistemas de medición de Pemex.Artículo 3: De los grados de incertidumbre en los sistemas de mediciónArtículo 4: Del diagnóstico inicial de los instrumentos, instalaciones y sistemas de medición de hidrocarburos actualesArtículo 5: De los resultados del diagnóstico inicial.


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Resolución CNH.06.001/11 por la Comisión Nacional de Hidrocarburos



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1.7.2 Organización Internacional de la Metrología


1.7.2 Organización Internacional de la Metrología


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Organizaciones del Tratado del Metro

Tratado del Metro.

10 ComitésConsultivos.

Grupos deTrabajo.

Comité Internacional dePesas y Medidas (CIPM). 18 personas.

Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). 1 laboratorio, ∼70 personas.

Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM). 54 miembros, 28 asociados.

1.7 Estructura metrológica nacional e internacional1.7.2 Organización internacional de la metrología


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MENAMET

Organizaciones metrológicas regionales


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Tema 1.8 Introducción a la Incertidumbre del Resultado de la

Medición

Tema 1.8 Introducción a la Incertidumbre del Resultado de la

Medición


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1.8.1 Conceptos básicos de estadística.

1.8.2 Errores e incertidumbre del resultados de la medición.

1.8.3 Incertidumbre requerida.

Contenido

Tema 1.8 Introducción a la Incertidumbre del Resultado de la Medición


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Introducción

En este capítulo se revisarán los conceptos más importantes relacionados con la estimación de incertidumbre en el resultado de la medición.

Serán discutidos los tipos de errores presentes en la medición y su impacto en el resultado de la misma.



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Objetivo

El participante identificará las herramientas básicas de estadística y probabilidad para la evaluación de la incertidumbre.

El participante identificará los errores de medición y su impacto en el resultado de la medición, también tendrá forma de identificar la incertidumbre requerida en el proceso de medición.



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Tema 1.8 Introducción a la estimación de incertidumbre de la

medición

1.8.1 Conceptos básicos de estadística


medición

1.8.1 Conceptos básicos de estadística


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Precisión de medida bajo un conjunto de condiciones de repetibilidad...... bajo las mismas condiciones �� Repetibilidad... bajo condiciones variables �� Reproducibilidad

Repetibilidad / Reproducibilidad

�� Tiempo

�� Observador

�� Instrumento

�� Método de medición

�� etc.

Dispersión de los valores medidos

Repetibilidad

Reprodu-cibilidad


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Dispersión de los valores medidos

∑=

⋅=n

iix

nx

1

1

Media

Ejemplo En una medición repetida resultan los siguientes valores:

10 / 12 / 9 / 11 / 7 / 11

¿Cuál es la media de las medidas?¿Cuál es su desviación estándar experimental?

�� Mejor estimación �� Medida de su Dispersióndel mensurando

( )∑=

−⋅−

=n

iixx

ns

1

2

11

Desviación estándar experimental s

s2 : Varianza experimental


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Tiempo

Valores

Histogramas

1.8 Introducción a la estimación de incertidumbre de la medición1.8.1 Conceptos básicos de estadística


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Distribuciones

012345678

107 108 109 110 111 112 113 114 115 116Clase

Frec

uenc

ia

0123456789

10

107 108 109 110 111 112 113 114 115 116Clase

Frec

uenc

ia

� Los histogramas permiten visualizar de manera preliminar la distribución, a partir de su envolvente.

¿uniforme? ¿normal?



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Intervalo

Nivel deconfianza 68.3% 95.4% 99.7%

σμ ±

μμμμ−−−−3σ 3σ 3σ 3σ μμμμ−−−−2σ μ2σ μ2σ μ2σ μ−−−−σσσσ μ μ μ μ μ+σμ+σμ+σμ+σ μ+2σμ+2σμ+2σμ+2σ μ+3σ μ+3σ μ+3σ μ+3σ

σμ 2± σμ 3±

Nivel de confianzaProbabilidad de encontrar x en un intervalo:

x

Para una distribución normal

( )ξg



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Distribuciones

Distribución rectangular

= Distribución cuadrada

= Distribución uniformea b

2bax +

=12

abs −=

( )ξg



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medición

1.8.2 Errores e incertidumbre del resultado de la medición


medición

1.8.2 Errores e incertidumbre del resultado de la medición


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Modelo de la medición

Donde:

Y valor verdadero del mensurando.X resultado de la medición.ε error que siempre se encuentra presente en la medida,

Y = X - ε

1.8 Introducción a la estimación de incertidumbre de la medición1.8.2 Errores e incertidumbre del resultado de la medición


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El error de medida está compuesto de dos tipos de errores, elaleatorio y el sistemático.

sεaε

Recomendaciones para disminuir el efecto de los errores.

Aumentar el número de mediciones.

Aplicar correcciones (como sumandos o como factores).

ε = εa + εs

Error de medida



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Ejemplo:Coeficiente de expansión térmica

T1 = 20 ºCT2 = 25 ºC

V1 = V20

αV = Coeficiente (volumétrico) de expansión térmica.

V2 = V20 ·FC temp

( )CCF VtempC º20º251 −+= α



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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Parámetro, asociado con el resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al mensurando.

La palabra “incertidumbre” significa duda, y por lo tanto en su sentido mas amplio “incertidumbre de la medida” significa duda acerca de la validez del resultado de una medición.


Incertidumbre de la medida


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Resultado sin corregir Repetibilidad(errores aleatorios)

Valor verdaderoIncertidumbre:Repetibilidad +otras contribuciones

Resultado corregido

Corrección (error sistemático)

MensurandoEsquema teórico de la medición


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medición

1.8.3 Incertidumbre requerida


medición

1.8.3 Incertidumbre requerida


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El rol de la incertidumbre del resultado de la medición en la Evaluación de la conformidad

TL

Intervalo de Tolerancia

TU


TL TU


Sólo una especificación inferior

Sólo una especificación superior

Especificación a ambos lados (superior e inferior)


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especificaciónsuperior

especificacióninferior

± Incertidumbre

especificaciónsuperior

especificacióninferior

? ?

¿Pasa o no-pasa?

¿Probabilidad?


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Un mayor intervalo de aceptación para el valor de medición (o delparámetro) con relación al intervalo de tolerancia implica lanecesidad de un menor valor de incertidumbre del resultado de lamedición.

TL TUIntervalo de Tolerancia

U

U

Intervalo aceptado


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incertidumbreuna parte en

costodel equipo

Mex$

102

100103

1 000104 105 106 107 108

102

103

104

105

106

masa 1 kglongitud 1 cm

cintapié de rey

micrómetro

comparadormecánico

interferómetroóptico

báscula de cocina

báscula comercial

balanza delaboratorio

balanza analítica

comparador de alta exactitud

101

10

Incertidumbre versus costo

El metrólogo debe ser conciente que a menor incertidumbre mayor costo de la medición


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Incertidumbre requerida

1.8 Introducción a la estimación de incertidumbre de la medición1.8.3 Incertidumbre requerida


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CALIDAD MEDICIÓN

TRAZABILIDAD

INCERTIDUMBRE

INCERTIDUMBREREQUERIDA

INCERTIDUMBREACTUAL

variabilidadriesgo

instrumentoambiente

procedimientopersonal

EVALUACIÓN Y MEJORADEL SISTEMA DE MEDICIÓN

Incertidumbre requerida versus actual


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Definir los modelos físicos y matemáticos.Estimación de la incertidumbre de medición

Mensurando

Magnitudes de influencia

Cuantificación

Valor del mensurando

Incertidumbre estándar

combinada

Incertidumbre expandida

Informe

Definir y organizar las magnitudes de influencia.Cuantificar magnitudes de influencia y su dispersión.

Combinar las contribuciones a la incertidumbre del mensurando.

Determinar el intervalo que abarca el valor del mensurando con un cierto nivel de confianza.... del resultado de medición, incluyendosu incertidumbre

Obtener la mejor estimación del mensurando.


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[[[[ ]]]]2

2 )()( ∑∑∑∑∑∑∑∑ ⎥⎥⎥⎥⎦⎦⎦⎦

⎤⎤⎤⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎣⎣⎣

⎡⎡⎡⎡⋅⋅⋅⋅

∂∂∂∂∂∂∂∂

====⋅⋅⋅⋅====i

iii

iic xuXYxucu

)( ixuIncertidumbre estándar de la magnitud de entrada (o influencia) Xi.

)()( ii

ii xuXYxuc ⋅⋅⋅⋅

∂∂∂∂∂∂∂∂

====⋅⋅⋅⋅Contribución de la incertidumbre de Xia la incertidumbre combinada del mensurando Y.

ii X

Yc∂∂∂∂∂∂∂∂

====Coeficiente de sensibilidad de la magnitud de entrada (o influencia) Xi.

Ley de propagación de incertidumbres� en el caso de incertidumbres no-correlacionadas.

Incertidumbre estándar del mensurando Y.cu

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