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Trabajo Parcial de Instrumentacin Industrial

Eder Ibez, Farid Barraza, Guatavo Ahumada & Harold Uruea30/09/2015.

Universidad del AtlnticoIngeniera MecnicaInstrumentacin industrial

Tabla de Contenidos

Captulo 1. Medidores de Flujo de Coriolis11.1. Qu son los medidores de Flujo de Coriolis11.2. Principio de funcionamiento2Captulo 2. Medidores de Flujo tipo Vortex62.1. Qu son los medidores de Flujo tipo Vortex62.2. Principio de funcionamiento72.3. Demostracin La frecuencia f del esparcimiento de vrtice es el nmero de vrtices producidos desde cada superficie del cuerpo escarpado por segundo. Est dada por:10Captulo 3. Medidores de Peso, Densidad, Humedad, Viscosidad, pH123.1. Funcionamiento, principio fsico y exactitud del instrumento12Captulo 4. Solucin al cuestionario254.1. Inspeccin254.2. Los costos de control y costos por falla en el control264.3. Tolerancias dimensionales, geomtricas y de posicin264.4. Gauge, control de calidad274.5. Aseguramiento de la calidad y el control de calidad284.6. Diagramas de bloques y sus ventajas, rol del control de calidad en la produccin304.7. Significado se aceptacin en el control estadstico de la calidad (SQC)314.8. Distribucin normal de probabilidad en el control de calidad estadstico334.9. Grfico de control334.10. Poka-Yoke, Kaizen, Quality circles, Diagrama de causa y efecto y Anlisis de Pareto344.11. Filosofa del Six Sigma364.12. Norma de calidad: ISO-9000365. Referencias38

Lista de tablas

Tabla 1. Diferencias entre control de calidad y aseguramiento de calidad16

Lista de figuras

Figura 1. Medidor de flujo por coriolis, doble lazo en forma de U.1Figura 2. Medidor de caudal Vortex y efecto Von Karman ....8Figura 3. Medidor de caudal por torbellino y vrtex.8Figura 4. Clula de carga hidrulica15Figura 5. Clula de carga neumtica.16Figura 6. Aermetro o Densmetro17Figura 7. Refractmetro digital..18Figura 8. Elemento de cabello20Figura 9. Tomado del libro20Figura 10. Viscosmetro rotacional de lectura digital.23Figura 11. Electrodo medidor de pH..24Figura 12. Grfico de control tpico..34

iv

Captulo 1. Medidores de Flujo de Coriolis

1.1. Qu son los medidores de Flujo de CoriolisLos medidores Coriolis, miden masa en forma directa y pueden medir densidad y volumen. Ventajas: No tiene partes mviles, asegurando una mejor exactitud a lo largo del tiempo. No requiere instalaciones especiales, en consecuencia, bajos costos de instalacin. La alternativa indirecta para medir la masa es la de utilizar un medidor volumtrico y un densitmetro pero se incrementan los costos y errores al utilizar dos instrumentos.

Figura 1: Medidor de flujo por Coriolis, doble lazo en forma de U. Imagen tomada de la pagina web www.webdelprofesor.ula.ve1.2. Principio de funcionamientoEl principio de funcionamiento de un medidor de coriolis se basa inicialmente en la fuerza o el efecto que ejerce la fuerza establecida en el ao 1835 por el cientfico francs Gaspar-Gustave coriolis llama fuerza o efecto de coriolis, la cual se refiere al efecto que experimentan los objetos o cuerpos que se encuentran en la superficie debido a la rotacin de la tierra.Se trata de la fuerza producida por la rotacin de la tierra para desviar la trayectoria de los objetos en movimiento, que en el caso particular de los fluidos en movimiento se utiliza como principio para medir cantidades que se desplazan durante el tiempo. Ya que esta fuerza no solo aparece en la rotacin de la tierra sino tambin en los cuerpos con masa que se desplazan a una determinada velocidad sobre otros en rotacin.Un objeto lanzado en una cierta direccin tiende a girarse a otra direccin por muy ligero que parezca el cambio. Lo cual si lanzamos una pelota o un proyectil debemos considerar una ligera desviacin si la distancia a recorrer es considerable por lo tanto la rotacin de la tierra hace que se muevan corrientes marinas o hasta huracanes dependiendo de la direccin que lleve en su momento.Esta discusin nos trae a una de las aplicaciones de este efecto, la cual es la medicin del flujo de lquido o la cantidad de fluido por unidad de tiempo.El elemento de medicin consiste en dos tubos inmersos en un mismo espacio cerrado como una carcasa, Donde ambos experimentan el paso del flujo y dichos tubos estn conectados a una bobina electromagntica respectivamente (generalmente en el centro de los tubos). Y estas al energizarse hacen que los tubos se muevan y oscilen, de esta manera el flujo se ve sometido a una fuerza de la cual tiene que oponer mediante la fuerza que ejerce el mismo sobre la superficie, luego por medio del constante movimiento se logra que los tubos se deformen en direccin opuesta al movimiento y esto es a causa del efecto coriolis. La frecuencia de vibracin se asemeja a la de un movimiento armnico y la vibracin est libre de vibracin externa, por lo cual estn balanceados, al ingresar el fluido la cantidad se divide a ambos tubos, Aplicando la segunda ley de newton desde el punto de vista que la deformacin del tubo sensor es proporcional al flujo msico que est transcurriendo, los medidores electromagnticos de velocidad en el extremo de los tubos miden el velocidad de vibracin. El flujo msico se mide obteniendo la diferencia del desfase de las ondas sinusoidales que son obtenidas por los medidores electromagnticos.

1.3. Demostracin. Demostracin de la ecuacin para la medida del caudal:La aceleracin de coriolis viene dada por

Mediante la segunda ley de newton

Siendo:Fc= Fuerza de Coriolism= masa del fluido contenida en el tubo recto de longitud L.w= velocidad angular alrededor del eje del tubo en W.Vh= velocidad lineal del fluido.El lazo vibrador bajo la accin de la bobina electromagntica y la fuerza de coriolis crea un momento oscilatorio a travs de los ejes neutros de los tubos.

Combinando las expresiones ya que F1=F2=Fcoriolis

La velocidad del fluido viene dado por

El flujo msico viene dado.

Sustituyendo las ecuaciones

En general para cualquier resorte de torsin que tiende a deformar un elemento

Debido a que T=M ya que son los efectos trasladados a un punto de anlisis

La diferencia de tiempo a flujo cero es nula. A medida que el flujo se incrementa, la diferencia de tiempo entre las seales (t) tambin se incrementa. La velocidad del tubo en el punto medio de su recorrido (Vv) se relaciona con () segn la siguiente relacin trigonomtrica:

Si el ngulo se hace muy pequeo

Captulo 2. Medidores de Flujo tipo Vortex 2.1. Qu son los medidores de Flujo tipo VortexLos Contadores o Caudalmetros Vortex estn indicados para medir el paso deVapor Saturado, aunque tambin se pueden utilizar para medir otros gases o lquidos.Las principalesVentajasque presentan estos caudalmetros son: Es la mejor alternativa para medir vapor saturado No tiene partes internas mviles, por lo que los costes de mantenimiento son bajos. Baja perdida de carga Amplio rango de medicin La medida del caudal volumtrico no le influye la densidad, presin, temperatura o viscosidad.Entre losInconvenientespodemos destacar: La correcta instalacin del equipo es compleja, si se quiere que mida con precisin.El medidor de flujo tipo Vortex est basado en el principio de generacin de vrtices. Un cuerpo que atraviese un fluido generar vrtices flujo abajo. Estos vrtices se forman alternativamente a un lado y al otro de cuerpo causando diferencias de presin que son medidas por un sensor. La velocidad de flujo, y por tanto el caudal volumtrico, es proporcional a la frecuencia de formacin de los vrtices. La seal puede ser transformada a caudal msico (kg/h) utilizando una sonda de presin y otra de temperatura incorporadas en el equipo.Los caudalmetros Vortex constan bsicamente de: Un obstculo fijo, vertical y de seccin trapezoidal que genera los vrtices en el fluido Un sensor que determina la frecuencia de desprendimiento de los vrtices Una electrnica que convierte la frecuencia de los vrtices en una seal normalizada.2.2. Principio de funcionamiento Podemos demostrar el principio del medidor de flujo Vortex, asocindolo al medidor de caudal por torbellino, excepto que el vortex est basados en el efecto Von Karman donde un cuerpo en forma de cono genera alternativamente vrtices (reas de baja presin e inestabilidad) desfasados en 180, cuya frecuencia es directamente proporcional a la velocidad y, por lo tanto, al caudal.

Figura 2: Medidor de caudal Vortex y efecto Von KarmanFuente: Instrumentacin industrial - Creus 8th Pgina 181El medidor de caudal por torbellino se basa en la determinacin de la frecuencia del torbellino producido por una hlice esttica situada dentro de la tubera a cuyo travs pasa el fluido (lquido o gas). La frecuencia del torbellino es proporcional a la velocidad del fluido de acuerdo con la expresin conocida como nmero de Strouhal:

Donde:St = nmero de Strouhalf = frecuencia del torbellinod = anchura del torbellinov = velocidad del fluido

Figura 3: Medidor de caudal por torbellino y vrtexFuente: Instrumentacin industrial - Creus 6th Pgina 178

El nmero de Strouhal es constante para nmeros de Reynolds comprendidos entre 10 000 Y 1 000 000 y d es mantenido constante por el fabricante del medidor, con lo cual, y siendo:

Con:Q = caudal volumtrico del fluidos = seccin de la tubera

Resulta:

Siendo

Por lo tanto, el caudal volumtrico del fluido es proporcional a la frecuencia del torbellino.La deteccin de la frecuencia se logra con sensores de presin de cristales piezoelctricos que detectan los picos de presin en el lado contrario del torbellino, o con una termistancia de muy baja inercia trmica que sigue los efectos de refrigeracin del torbellino generado en el gas, o bien mediante un condensador de capacidad variable, funcin de la deformacin de un diafragma (placa) ante las ondas de presin del torbellino o bien mediante la aplicacin de un haz de ultrasonidos perpendicularmente al torbellino, midiendo el tiempo de trnsito del haz desde el transmisor al receptor.

2.3. DemostracinLa frecuencia f del esparcimiento de vrtice es el nmero de vrtices producidos desde cada superficie del cuerpo escarpado por segundo.Est dada por:

Donde es la velocidad media en el cuerpo escarpado, d es el ancho del cuerpo y S es una cantidad adimensional llamado nmero de Strouhal que depende de la geometra del cuerpo y que es prcticamente constante para un nmero de Reynolds mayor de 104.

Sabiendo que:

Donde son respectivamente el rea y dimetro interno del tubo y la velocidad de flujo corriente arriba, se obtiene que:

Donde c es el factor de escarpadura del cuerpo y que toma valores de 1.1 para un crculo y 1.5 para un rectngulo y un tringulo equiltero. De esta expresin se puede deducir que la razn f/Q slo depende de la geometra del medidor y del nmero de Strouhal S, el cual es independiente de la densidad, viscosidad y velocidad del flujo (Re=vd), y por tanto, independiente de la temperatura y la presin del fluido. k es el factor de calibracin promedio del transmisor.

Captulo 3. Medidores de Peso, Densidad, Humedad, Viscosidad, pH3.1. Funcionamiento, principio fsico y exactitudMedicin de PesoPrimeramente es fundamental definir peso. Sabemos que el peso es una medida de la fuerza gravitatoria que acta sobre un cuerpo, lo que en otras palabras podemos expresar como la fuerza con la que un cuerpo es atrado por otro con campo gravitatorio (para nuestro caso, este otro es nuestro planeta Tierra). Esta fuerza es resultado del producto de la masa de dicho cuerpo atrado con la intensidad del campo gravitatorio. De esto se puede inferir que el peso es variable segn la intensidad del campo gravitatorio, debido que la masa es constante y en nuestro lugar de referencia (nuestro planeta) la aceleracin de gravedad vara segn la localizacin del cuerpo. Ahora bien, estos cambios en la aceleracin de gravedad no son muy tomados en la mayora de medidores de peso, dado a que estos han sido ajustados con un peso patrn, obviando el cambio de aceleracin de gravedad. Esto, adems, produce diferencia en la medicin de un cuerpo si hay comparativas con diferentes medidores. Por lo anteriormente escrito, es necesario conocer los diferentes mtodos de medicin de peso, a saber: Sistema de comparacin con pesos patrones:

En este sistema encontramos las balanzas y las bsculas. A continuacin se describen brevemente varias:

1. Balanza clsica: se constituye por una cruz apoyada en el centro de ella, y sus extremos cuelgan platos, en uno de ellos va la masa a medir y en el otro el patrn de medida. La forma de operacin es contrarrestar el momento producido por el peso desconocido, de tal manera que se generar otro momento de igual magnitud pero en sentido contrario con un peso conocido, lo que fsicamente es sumatoria de momentos igual a 0 (cero); y dado que los brazos son de igual longitud, los pesos en condicin de equilibrio son iguales, a Su rango de medicin es: unos pocos gramos 300 kg. Exactitud: 0,002% hasta 0,05%.

2. Bscula clsica: se constituye por una palanca apoyada en un punto, en un extremo se encuentra el cuerpo con peso desconocido, del otro lado la palanca tiene forma rectangular con dos pesos mviles uno para ajuste grueso y el otro para ajuste fino. La forma de operacin es encontrar un momento de igual magnitud que contrarreste al que es generado por el peso desconocido; al ir distanciando el los pesos mviles se generan dos momentos que generan una sumatoria de momentos igual a cero en condicin de equilibrio, que visualmente se halla gracias a que al extremo contrario al peso se puede observar por un fiel. La medida se obtiene gracias a las escalas graduadas que se encuentran en la misma palanca. El rango de medicin es: gramos a toneladas. Exactitud: 0,1%

3. Balanza electromagntica: su sistema de funcionamiento consta de un sensor de posicin que enva informacin del desplazamiento, debido al peso desconocido, al controlador que a su vez enva seal elctrica provocando un campo magntico en una bobina electroimn que corrige el desplazamiento provocado por peso desconocido. El rango de medicin es: 1mg hasta 500 gramos.

Sistema de clulas de carga a base de galgas extensiomtricas:

Este sistema de medicin consiste en tomar la deformacin causada por el peso desconocido sobre una pieza con elasticidad conocida cemantada a una galga extensiomtrica. La deformacin causada por comprensin gracias al peso causa disminucin en la resistencia elctrica de la galga, mientras la causada por tensin produce aumento en la resistencia elctrica. Se aprovecha esto, para utilizar un puente de Wheatstone, y as captar pequeos cambios en la resistencia y compensar los efectos de la temperatura. Como sabremos, temperatura tambin vara el valor de la resistencia provocando errores en la medicin. Esta variacin de la resistencia elctrica se puede establecer matemticamente de la siguiente forma:

Ahora bien, el rango de medicin es: 20 kg hasta 150 toneladas mtricas. Y la exactitud vara entre 0,03% hasta 0,25% segn la clase de exactitud delimitadas en la norma UNE EN 45501:1995.

Sistema de clulas de carga hidrulica.

La base de funcionamiento de este sistema de medicin se haya en realizar la medicin a partir de la presin ejercida por el peso desconocido sobre un fluido hidrulico. El peso ira ubicado sobre varios pistones con rea de presin determinada. Se realiza la suma de todas las presiones generadas que al estar acopladas a un transmisor electrnico o digital enva una seal que es leda a travs de un indicador que refleja el peso. Por lo tanto, el sistema es generar presin con el peso desconocido y medirla, luego realizar la conversin mediante una ecuacin relacionar el peso en relacin con la presin generada.

Figura 4. Clula de carga hidrulica. Tomada del libro Instrumentacin Industrial. Antonio Creus. Edicin 8va. Pgina 322.Ahora bien, el rango de medicin es: 1200 kg hasta 4500 toneladas mtricas. Y la exactitud es 0,25%. Sistema de clula de carga neumtica.

En comparacin con el anterior mtodo de medicin de peso, este se efecta a travs de un transmisor neumtico. El principio de funcionamiento es realizar equilibrio de fuerzas, donde el peso genera una presin sobre el aire que a su vez produce un esfuerzo alimentado a una presin de tarado que se puede regular. Para lograr dicho equilibrio de fuerzas se utiliza una tobera con un obturador. Nuevamente vemos la relacin del peso en funcin de la presin generada. Y esta presin generada causa una fuerza contraria sobre el peso, buscando que la sumatoria de fuerzas verticales sea igual a cero.

Figura 5. Clula de carga neumtica. Tomada del libro Instrumentacin Industrial. Antonio Creus. Edicin 8va. Pgina 323.

El rango de medicin es: 10 kg hasta 10 toneladas mtricas; con una exactitud de 0,2%.

Medicin de densidad.La densidad es la masa especfica, y a qu se refiere? Claramente conocemos que matemticamente definimos cantidad de masa por unidad de volumen. Los sistemas para medicin de densidad son los siguientes: Aremetro.

El aermetro es un densmetro que consiste en un flotador lastrado con un vstago. Y su funcionamiento se basa en el principio de Arqumedes. El extremo graduado ya se debe encontrar en escala de densidad. Al hallarse equilibrio el peso del densmetro ser igual al empuje.

Figura 6. Aermetro o Densmetro. Tomada del libro Fundamentals of Industrial Instrumentation and Process Control. William C. Dunn.La exactitud de los aermetros esta entre los valores: 1% hasta 3%. Tambin se les puede adjuntar un transductor de inductancia variable para transmitir elctricamente a distancia.

Refractmetro.

Este sistema de medicin se basa en la ley de Snell, el cual fsicamente establece un ndice de refraccin igual a la relacin de la velocidad de la luz en el aire y su velocidad en un medio determinado (para nuestro caso sera nuestro lquido de estudio con densidad desconocida). Este ndice se relaciona con la densidad por la concentracin de slidos en el lquido. El refractmetro emite una luz que atraviesa el lquido y es refractada. Un sensor de carga acoplada posee diminutas clulas fotoelctricas que registran la imagen y observan picos de intensidad relacionada con el ndice de refraccin. Adems se toman datos de la temperatura; y el transmisor puede relacionar el ndice, la temperatura y la concentracin para inferir la densidad. Estos equipos tienen una exactitud bastante alta tanto que el valor es 0,0001 g/cm3.

Figura 7. Refractmetro digital. Tomado de internet: https://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento-medida/medidor/refractometro-hanna-instruments-deutschland-gmbh-refract_metro-digital-hi-96804-det_378126.htm. Fecha 29/09/2015.

Medicin de Humedad. Primeramente es indispensable conocer ciertos trminos y definir, de los cuales encontramos:Humedad Absoluta: Es la cantidad de masa de agua en unidad de masa de aire seco. El siguiente es porcentaje de humedad, refirindose al cociente en forma porcentual de la cantidad de masa de vapor de agua en unidad de masa de aire seco, y la cantidad de masa de vapor de agua en unidad de masa de aire seco en condicin de saturacin. Y el que tenemos que conocer mayormente y claramente es la humedad relativa, pues nuestros instrumentos nos arrojan determinado valor en dicha magnitud. Humedad relativa es el porcentaje de vapor de agua por peso presente en un volumen dado de aire seco comparado con el peso de vapor de agua en el mismo volumen de aire saturado a la misma temperatura y presin.Ahora bien los instrumentos para la medicin de la humedad son varios, se enumeran dos de ellos con detalles:

Mtodo de elemento de cabello.

Este mtodo se fundamenta en la expansin o contraccin lineal de los materiales sensibles a la humedad. Por ejemplo, el cabello humano se alarga 3% cuando los cambios de humedad son de 0 a 100%. El delta de longitud se utiliza para las lecturas visuales o un transductor con salida elctrica. El rango de medicin es de 15% a 95% de humedad relativa con una exactitud de 3% hasta 5%.

Figura 8. Elemento de cabello. Tomado de del libro Fundamentals of Industrial Instrumentation and Process Control. William C. Dunn.

Sensor de condensador polimrico.

Como su nombre lo dice, su funcionamiento proviene del elemento condensador polimrico, pero adems con electrodos de platino y una base de silicio. El condensador posee una capa dielctrica que debe estar en equilibrio con el ambiente. En los electrodos de platino hacen de proteccin contra influencias externas que perjudiquen la respuesta dielctrica y el polmero resguarda la capa de platino. Este fenmeno se establece matemticamente con la siguiente frmula:

Donde:G: es la fuerza de absorcin de humedad.R: es la constante de los gases perfectos.T: es la temperatura absoluta.P: es la presin parcial del vapor de agua.P0: es la presin de saturacin del vapor de agua.Ahora la seal de lectura ser entregada por una tensin determinada para una humedad relativa medida, pero se salvaguarda la variacin de temperatura con una resistencia de platino en el sustrato del sensor. As, si se conoce la tensin de salida y la tensin de entrada con las siguientes ecuaciones se establece la humedad relativa en funcion de la tensin de salida.Para 25C: Y realizando la correccin dada otra temperatura:

Ahora bien, la exactitud para este instrumento variar con la dimensin de la temperatura, as que:Rango de temperaturaExactitud

T10C5%

10C T 20C2%

T 20C1%

Figura 9. Instrumentacin Industrial. Antonio Creus. Edicin 8va. Pgina 341.

Medicin de Viscosidad.Los medidores de viscosidad se encargan de medir generalmente la capacidad que tiene un fluido a fluir en un medio que opone resistencia, por lo general los instrumentos de medida llamados viscosmetros se clasifica en discontinuos y continuos; los discontinuos se caracterizan por medir el tiempo que tarda un fluido en descargar desde un orificio, tiempo de cada de una botella metlica, o la medida de la resistencia de un elemento rotatorio. Los viscosmetros continuos miden la cada de presin en un tubo capilar, un par torsor en un elemento sometido por el fluido, las vibraciones y a travs de un rotmetro sensible a la viscosidad. Con exactitud de aprox 1% para los discontinuos y de 2 a 4% para los continuos.

Figura 10. Viscosmetro rotacional de lectura digital. Tomado de internet. http://www.vidrafoc.com/vidrafoc/Store/Product.aspx?LanguageID=es&ProductID=1260LVD-IP.

Medicin de pH.Ph es una medida de la acidez o alcalinidad de agua con compuestos qumicos disueltos. Para medir el pH se utiliza el sistema de electrodo de vidrio y el de transistor. El electrodo de vidrio consiste en un tubo de vidrio cerrado con una membrana sensible a iones de hidrogeno (exactitud: 0.1 a 0.2) que genera un potencial de salida que permite establecer una lectura. Por otro lado, el de transistor consiste de un electro de referencia de estado slido irrompible y de gran fiabilidad debido a la baja impedancia y alta sensibilidad para generar un potencial (exactitud: 0.01% o 0.1%).

Figura 11. Electrodo medidor de pH. Tomado de internet. http://www.academiatesto.com.ar/cms/los-electrodos-de-ph.

Captulo 4. Solucin al cuestionario4.1. InspeccinLa inspeccin en el control de calidad hace referencia a medir y examinar todas o en su mayora las caractersticas calificables y cuantificables de calidad de un determinado producto, incluyendo sus componentes y materiales de los que est hecho el producto, pero no necesariamente tiene que ser de un producto, ya que a un servicio o un proceso determinado se le puede realizar una inspeccin, siempre teniendo en cuenta el uso de instrumentos de medicin, equipos de pruebas y ensayos, patrones de comparacin, con el fin de saber si cumple o no cumple con los requisitos de calidad ya especificados. De esta forma todas las inspecciones realizadas en un proceso de control de calidad nos sirven para comprobar y confirmar que todo marcha como fue previsto. Es de resaltar que el control de calidad es todo un proceso riguroso lleno de dems aditamentos, que solo son realizables al 100 por ciento cuando se necesita evaluar una caracterstica importante, sea encaminada a la seguridad, normas o funcionalidad o todas las anteriores. As pues al hablar de una inspeccin estamos hablando directamente de un ahorro monetario necesario, ya que al identificar problemas o futuros problemas en la planta de produccin, los costos en la empresa se vern alzados al igual que si los productos o servicios tienen un excelente control de calidad cumpliendo con las normas ya establecidas se podr gozar de muchos beneficios en el mercado con el producto o bien el servicio que se est ofreciendo. La inspeccin se hace necesaria en todo proceso de produccin ya que es una forma de garantizar calidad y evitar prdidas monetarias por fallos en productos no aptos para la distribucin o consumo.

4.2. Los costos de control y costos por falla en el control En los costos de control se establecen dos categoras: los costos de prevencin evitan que defectos e inconformidades ocurran durante el proceso, incluyendo gastos en calidad que a su vez evitan que se produzcan productos sin los requerimientos establecidos. En estos costos tambin se incluyen reas de costos en la calidad como ingeniera y en las capacitaciones en calidad a los empleados. Por otra parte estn los cotos de evaluacin, lo cuales incluyen todo lo que se necesita monetariamente para mantener estables los grados de calidad en la empresa con uso de inspecciones en la calidad del producto, adems en estos costos se incluyen pruebas, auditorias de calidad, gastos similares e investigaciones externas. Los costos por falla en el control, ocasionados por los productos y materiales que no cumplen con los requisitos de calidad, estos tambin se establecen en dos categoras: los costos por fallas internas que incluyen todos los gastos monetarios en calidad insatisfactoria de la empresa como por ejemplo; costos por falla externa (costos de calidad insatisfactoria fuera de la compaa), materiales retrabajados y deteriorados, y desechos.4.3. Tolerancias dimensionales, geomtricas y de posicinTodas encaminadas con el control de calidad. La norma ASME Y14.5M-1994 habla sobre las tolerancias por posicin que es la ms antigua, y su invencin data de 1940 por Stanley Parker.

La norma ISO-1101 habla de las tolerancias geomtricas y dimensionales que son las ms usadas en cuanto al control de calidad. Las tolerancias geomtricas permiten un funcionamiento satisfactorio y la estandarizacin de la pieza, ya que aunque sean fabricadas en diferentes talleres y por distintos operaciones u equipos siempre podrn ser intercambiables. Estas tolerancias controlan la forma de la pieza. Las tolerancias dimensionales controlan las medidas o bien sean las dimensiones en la fabricacin de una pieza, siendo independientes de las geomtricas. La independencia entre ella es evidente pero debe establecerse una cierta relacin para ambas con el fin de garantizar el funcionamiento de la pieza. Las tolerancias de posicin controlan y establecen la posicin, concentricidad, y simetra en una pieza. Se resalta la posicin utilizada en los dibujos de ingeniera para especificar la ubicacin deseada, as como desviacin permitida de la posicin de un elemento en una pieza. Posicin las tolerancias de posicin slo deben aplicarse a las caractersticas de tamao, lo que requiere que la tenga por lo menos dos puntos opuestos.4.4. Gauge, control de calidadA lo largo de la fabricacin de un producto o componente que ya hemos visto en el uso de controles de calidad.Como operador de la mquina produce una serie de productos (un lote) es importante saber si las partes o componentes son todos del mismo tamao o estn en las tolerancias aceptables. A fin de que la persona a hacer esto se necesita un medidor de GO / NO GO. Este sencillo dispositivo puede comprobar el dimetro, longitud o anchura de un producto. Un CALIBRE GO / NO GO.4.5. Aseguramiento de la calidad y el control de calidadLa principal diferencia entre ambos procesos es que el de aseguramiento de la calidad est orientado a en identificar defectos para prevenir futuras complicaciones, mientras que el control de calidad es un producto orientado solo en identificar los defectos. A continuacin una tabla comparativa:Aseguramiento de la calidadControl de calidad

Definicin Conjunto de actividades para garantizar la calidad en los procesos por los que los productos se desarrollan.Conjunto de actividades para garantizar la calidad en los productos. Las actividades se centran en la identificacin de defectos en los productos reales producidos.

objetivoMejorar los procesos de desarrollo y de prueba por lo que los defectos no surgen cuando se est desarrollando el producto.Identificar defectos despus de que un producto es desarrollado y antes de su lanzamiento.

Se concentra en Prevenir los defectos con un enfoque en el proceso que se utiliza para hacer el producto. Es un proceso de calidad proactivo.Identificar defectos en el producto acabado. El control de calidad, por lo tanto, es un proceso reactivo.

ResponsabilidadTodo el equipo involucrado en el desarrollo del producto es responsable de la garanta de calidad.El control de calidad es generalmente responsabilidad de un equipo especfico que pone a prueba el producto por defectos.

Ejemplo La verificacin es un ejemplo de aseguramiento de calidadValidacin / Pruebas de Software es un ejemplo de control de calidad

Uso QA es una herramienta de gestinQC es una herramienta correctiva

Tabla 1. Diferencias entre control de calidad y aseguramiento de calidad.

4.6. Diagramas de bloques y sus ventajas, rol del control de calidad en la produccin Un diagrama de bloques es una composicin de diferentes formas y lneas que muestran cmo los componentes de un programa, proceso o sistema estn relacionados, y dependen el uno del otro. Tambin puede mostrar cmo funciona el sistema, cules son sus entradas y salidas en varias etapas. Las principales ventajas que tienen estos diagramas de bloques son:1. Permite ver los aspectos relevantes de un proceso.2. Muestra la secuencia con que se dan las actividades.3. Se pueden observar los antecedentes y consecuentes de cada actividad.4. Facilita una compresin rpida del proceso.El rol que tiene el control de calidad en un ciclo de produccin como por ejemplo la manufactura es de suma importancia ya que agiliza el proceso de produccin de tal manera que los productos terminados son ms propensos a satisfacer los criterios de calidad de la compaa. El beneficiario ms evidente de control de calidad es el cliente, que recibe un producto de alta calidad. Esto a su vez beneficia a la empresa, asegurando la satisfaccin del cliente, lo que conduce a la repeticin de negocios, la lealtad del cliente, y dar a conocer la calidad de los productos de la compaa. Por lo tanto, el control de calidad en la produccin es rentable para una empresa, tanto en la reputacin como para sus ingresos.Las Empresas con procedimientos de control de calidad en la produccin o fabricacin son mucho menos propensos a enfrentar el retiro de productos o de riesgos para la seguridad de los productos mal construidos.

4.7. Significado se aceptacin en el control estadstico de la calidad (SQC)El muestreo de aceptacin es utilizado por las industrias de todo el mundo para asegurar la calidad de los bienes entrantes y salientes. Planes de muestreo de aceptacin determinan el tamao de la muestra y los criterios para aceptar o rechazar un lote basndose en la calidad de una muestra, utilizando principios estadsticos.Cuatro mtodos bsicos de un muestreo de aceptacin son: 1. nico plan de muestreo: Se define por el tamao de la muestra (n), y el nmero de aceptacin. Digamos que hay N elementos totales en un montn. Elige n de los elementos al azar. Si por lo menos c de los artculos son inaceptables, se rechaza el lote.N = tamao de loten = tamao de la muestrac = nmero de aceptacind = nmero observado de unidades defectuosasLa aceptacin o el rechazo del lote se basan en los resultados de una sola muestra.

2. Doble plan de muestreo: consta de dos etapas, en la primera se selecciona una muestra inicial y se toma una decisin basada en la informacin de esta muestra. Esta decisin puede llevar a tres alternativas: aceptar el lote, rechazar el lote o tomar una segunda muestra. Si se toma esta ltima procedemos a la segunda fase, en la que se combina la informacin de ambas muestras para decidir sobre la aceptacin o el rechazo del lote.

3. Mltiple plan de muestreo: Es una extensin del concepto de muestreo doble a varias fases en el que pueden necesitarse ms de dos muestras para llegar a una decisin acerca de la suerte del lote. Los tamaos maestrales suelen ser menores que en un muestreo simple o doble. El procedimiento bajo este mtodo es similar al expuesto en el muestreo doble, excepto que el nmero de muestras sucesivas requeridas para llegar a una decisin es ms de dos muestras.

4. Muestreo secuencial: Es una tcnica de muestreo no probabilstico en el que el investigador recoge una sola o un grupo de sujetos en un intervalo de tiempo dado, lleva a cabo su estudio y de los anlisis de los resultados a continuacin, selecciona otro grupo de sujetos, si es necesario y as sucesivamente.

4.8. Distribucin normal de probabilidad en el control de calidad estadsticoLa distribucin normal de probabilidad es probablemente la distribucin ms importante tanto en la teora y aplicacin de la estadstica y a su vez en el control de calidad estadstico ya que indica cual es la probabilidad de que se presente un incidente deseado o no deseado para la compaa afectando directamente la produccin o de un producto o prestacin de un servicio de forma positiva o negativa.

4.9. Grfico de control Es una representacin grfica de una caracterstica de calidad que ha sido medida o calculada a partir de una muestra frente a la muestra de nmero o tiempo. El grfico contiene una lnea central que representa el valor promedio de la caracterstica de calidad que corresponde al Estado en el control. Las otras dos lneas horizontales, llamado el lmite de control superior (LCS) y el lmite de control inferior (LCI), tambin se muestran en el grfico. Se eligen Estos lmites de control de manera que si el proceso est bajo control, casi la totalidad de los puntos de muestra caern entre ellos. Mientras los puntos sigan el tramo dentro de los lmites de control, se supone que el proceso est controlado, y ninguna accin es necesaria. Sin embargo, un punto que se traza fuera de los lmites de control se interpreta como evidencia de que el proceso est fuera de control, y se requieren medidas para encontrar y eliminar la causa asignable que se hace responsable para este comportamiento.

Figura 12: grfico de control tpico. Imagen tomada del libro Introduction to Statistical Quality Control, 6th (sixth) edition. Pgina 182.

4.10. Poka-Yoke, Kaizen, Quality circles, Diagrama de causa y efecto y Anlisis de Pareto Poka-Yoke (a prueba de error): La clave es detener el proceso siempre que se produce un defecto, definir la causa y prevenir la recurrencia. Una vez que los errores que conducen a defectos se han identificado, se pueden abordar. Poka-Yoke es especialmente til en los trabajos de montaje y en las prcticas de trabajo en el sector servicios. Cuando se aplique plenamente Poka-Yoke, no es necesario el control estadstico de procesos para las operaciones de cero defectos.Kaizen (mejora continua): La estrategia kaizen ha sido llamada "el concepto ms importante en la gestin japonesa - la clave para el xito competitivo japons". Es una filosofa que subsume todas las actividades empresariales y todos en la organizacin. Si la calidad de la gente se mejora (tal vez por la participacin, la formacin y la educacin en lugar de reemplazo), la mejora de la calidad de los productos tambin va a darse. Cualquier actividad dirigida a la mejora se incluye dentro de kaizen. Quality circles (Crculos de calidad): Generalmente consisten en un pequeo grupo de personal del mismo departamento o funcin dentro de la empresa, que se ofrezcan a reunirse regularmente para planear, ejecutar, resolver y verificar los problemas relacionados con el trabajo soluciones, lo que se caracteriza por: 1. la participacin es voluntaria. 2. la gestin debe ser de apoyo para la operacin continua de los Crculos de Calidad eficaces.3. los empleados estn facultados en formacin ya que es una parte integral del programa.4. los miembros trabajan en equipo para identificar y resolver problemas.Diagrama de causa y efecto: tambin conocida como la espina de pescado, este diagrama ayuda a mostrar visualmente las muchas causas posibles para un problema o efecto especfico. Es particularmente til en un ambiente de grupo y para las situaciones en las que pocos datos cuantitativos estn disponible para su anlisis.La espina de pescado tiene un beneficio adicional tambin. Porque la gente por naturaleza a menudo como para obtener el derecho a determinar qu hacer con un problema, esto puede ayudar a llevar a cabo una exploracin ms a fondo de las cuestiones detrs del problema - lo que conducir a una solucin ms robusta.Anlisis de Pareto: Es una tcnica que se utiliza para la toma de decisiones basada en el principio de Pareto, conocido como la regla 80/20. Es una tcnica de toma de decisiones que separa estadsticamente un nmero limitado de factores de entrada por tener el mayor impacto en el resultado, ya sea deseable o indeseable. El anlisis de Pareto se basa en la idea de que 80% de los beneficios de un proyecto se pueden lograr haciendo 20% de la obra o a la inversa 80% de problemas se remontan a 20% de las causas.En sus trminos ms simples, el anlisis de Pareto suele demostrar que una mejora desproporcionada puede lograrse mediante la clasificacin de diversas causas de un problema y concentrndose en aquellas soluciones o elementos con el mayor impacto.

4.11. Filosofa del Six SigmaSix Sigma en muchas organizaciones simplemente significa una medida de calidad que busca la perfeccin cercana. Six Sigma es un enfoque disciplinado, impulsado por los datos y la metodologa para la eliminacin de defectos (conducir hacia seis desviaciones estndar entre la media y el lmite de especificacin ms cercano) en cualquier proceso - desde la fabricacin hasta la distribucin y, de producto a servicio.4.12. Norma de calidad: ISO-9000 ISO 9000: Sistemas de Gestin de Calidad 2000- Fundamentos y Normas: Proporciona la terminologa y las definiciones utilizadas en las normas. Es la partida apunte para entender el sistema de las normas. ISO 9001: Sistemas de Gestin de Calidad 2000- Requisitos: Este es el estndar utilizado para la certificacin de sistema de gestin de calidad de una empresa. Esta usado para demostrar la conformidad de los sistemas de gestin de calidad para satisfacer los requisitos del cliente. ISO 9004: Sistemas de Gestin de Calidad 2000- Directrices para la prestacin del servicio: Proporciona directrices para el establecimiento de un sistema de calidad. No se centra slo en el cumplimiento de los requisitos del cliente sino tambin en mejorar el rendimiento.Estos tres estndares son los ms utilizados y se aplican a la mayora de empresas. Sin embargo, existen otras diez normas y directrices publicadas como parte de la ISO 9000.

5. ReferenciasOgata, K., "Ingeniera de control moderna", Ed. Prentice-Hall. Captulo 3Dorf, R.C., "Sistemas modernos de control", Ed. Addison-Wesley.Montgomery, D.C., Introduction to Statistical Quality Control, 6th (sixth) edition.Arizona State University. J Evans and W Lindsay, The Management and Control of Quality - Fifth Edition, South-Western/Thomson Learning, Cincinnati OH, 2001.Poornima M.C., Total Quality Management. Second Edition, Ed. Pearson. Creus. A., Instrumentacin Industrial. 8va edicin. Ed. McGraw Hill. DUNN, William C. Fundamentals of Industrial Instrumentation and Process Control. Editorial McGraw-Hill. Pginas 322.