TRAZABILIDAD DE LOS RESULTADOS DE MEDICIÓN EN metrología industrial Kühne, Michael, Michael Krystek, Andreas Odin Physikalisch-Technische Bundesanstalt Bundesallee 100, 38116 Braunschweig, Alemania teléfono: +49/531/592 -3000, fax: -3002 +49/531/592, e-mail: @ michael.kuehne ptb.de Resumen: La trazabilidad de los resultados de la medición para el sistema internacional de unidades (SI) está desempeñando un papel importante en la producción mundial y el comercio internacional. El desarrollo de un moderno concepto de trazabilidad se describe y los requisitos para la trazabilidad internacionalmente admitidas para la metrología industrial se discute en relación con las normas internacionales. 1. INTRODUCCIÓN Metrología siempre ha sido de vital importancia para la producción industrial refleja la sabiduría antigua "lo que no se puede medir no se puede fabricar". En los últimos años la creciente globalización del comercio y la producción distribuida de los sistemas técnicos de gran complejidad ha aumentado significativamente la demanda de medidas fiables y precisas. Esto se refleja en los sistemas de gestión de la calidad (SGC) que responden a la norma ISO 9001:2000 [1] o ISO / IEC 17025: 2000 [2], que requieren que todas las mediciones se realizan con instrumentos de medición calibrados ser trazables al sistema internacional de unidades (SI) . 2. EL EJERCICIO Y CONCEPTO DE DIFUSIÓN DE LA SI Metrología no es una invención de los tiempos modernos. Pesos y medidas han sido siempre importante para los gobiernos y las sociedades para facilitar el comercio y para recaudar impuestos. Unidades de las mediciones han sido en su mayoría se definen a nivel local, como la longitud del pie de rey del país. Mientras que en época pre-industrial tal sistema era suficiente teniendo en cuenta los limitados intercambios fronterizos de cruce, con el amanecer de la era industrial, la ineficiencia de estos sistemas se volvieron más y más evidente. La producción industrial empezó a ser rentable sólo cuando cantidades importantes de bienes se podría producir que requiere la exportación de los productos en otros países. En reconocimiento de esta necesidad en 1875 las naciones industriales líderes firmaron un tratado diplomático, el "Medidor de la Convención". En este convenio también se acordó promover en sus países un sistema de medición métricas que más tarde se convirtió en "Sistema Inter-nacional de hoy de Unidades (SI)". Para asegurar la consistencia de los sistemas de medición nacional de la "Oficina Internacional de Pesas y Medidas" (BIPM) fue establecido en Sèvres en Francia, que difunden los prototipos de la longitud de la base y el medidor de unidades de masa (m) y el kilogramo (kg), respectiva-mente , a los países participantes y las intercomparaciones llevadas a cabo con el prototipo de maestro mantiene en el BIPM. Para la supervisión del BIPM el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) fue establecido. En los países participantes de las oficinas nacionales de pesos y medidas se encargará de la difusión del sistema métrico. Estas oficinas, sin embargo, fueron en general no participan en la investigación en metrología, en aquellos días. En la década posterior a la firma del Convenio del medidor se hizo evidente, que las instituciones a las necesidades crecientes en la industria de los instrumentos de medida más precisos y de nuevos instrumentos en el campo emergente de la electricidad necesaria dedicada a la investigación fundamental y aplicada en materia de metrología. En 1887 el "Physikalisch-Technische Reichsanstalt" fue fundada en Alemania, da la misión de realizar investigación y desarrollo en el campo de la metrología para apoyar al gobierno y la industria. Hoy en día en prácticamente todas las naciones industrializadas institutos nacionales de metrología (INM) son de confianza dado una doble misión: • Realización y difusión de la IS a la industria y la sociedad • Investigación y desarrollo en el campo de la metrología para el gobierno, la industria y la sociedad

1 Simposio de Metrología 25 al 27 de Octubre de 2004 Una encuesta reciente de EUROMET ha demostrado que en promedio los presupuestos son gastados en forma pareja sobre la difusión del SI y la investigación metrológica. Para la difusión de la IS una NMI es el mantenimiento de normas nacionales que son realizaciones

ya sea primaria de la IS (normas primarias) o son patrones secundarios calibrados contra un patrón primario de un otro NMI. A fin de asegurar la equivalencia de los SI en todo el mundo INM comparar sus normas nacionales con las de otros países y el BIPM. Desde 1999, el Acuerdo de Reconocimiento Mutuo (MRA) del CIPM [3], proporciona un marco para establecer la equivalencia de las normas nacionales y el reconocimiento de calibración y medición de las capacidades nacionales de metrología. De esta manera el ERM proporciona una base sólida para la difusión nacional del sistema métrico en el ámbito nacional. Una estructura típica de un sistema nacional de medición, tomada de la Guía de EUROMET 1 [4] se muestra en la figura 1. Nacional standardsCalibrationand floorProcedure certificatesAccreditedcalibrationlaboratoriesNon-accreditedcalibrationlaboratoriesWorkshop / documentationCIPM y EurometKey ComparisonsEUROMET SupplementaryComparisons, peerevaluationAccreditationof NMI calibrationservicesorself-declarationofNMI qualitysystemAccreditationof CalibrationlaboratoryQualitySystem andtechnicalproceduresrelevant a theactivitiesStandardISO9001: 2000ISO/IEC 17025ISO/IEC 17025ISO/IEC 17025NMI La figura. 1 Trazabilidad en un sistema nacional de medición 3. EL CONCEPTO DE TRAZABILIDAD DE LOS RESULTADOS DE MEDICIÓN El concepto moderno de trazabilidad industrial comenzó a esbozarse en una directriz por el departamento de Defensa de EE.UU. en 1962. La MIL STD 45662A requiere: La medición y equipos de prueba se calibrará utilizando las normas de referencia, cuyas calibración trazable está certificada a la Oficina Nacional de EE.UU. de Normas (NBS), se ha derivado de los valores aceptables de las constantes físicas naturales, o ha sido derivado por el tipo de relación de auto-calibración técnicas. Los patrones de referencia utilizados en la calibración se justificarán mediante certificados, informes o fichas de datos que acrediten a la fecha, la precisión y condiciones en que los resultados proporcionados fueron obtenidos. Esta guía describe el concepto más importante para establecer la trazabilidad de la medición industrial: el taller de instrumentos de medida y verificación se calibrará utilizando patrones de referencia que por sí solos tienen una calibración que se está atribuible a una norma nacional. Además, apunta a la posibilidad de utilizar aceptado valores de las constantes físicas. La discusión entre los años 1962 y 1977 mostró que sin embargo, que MIL STD 45662A fue insuficiente en un aspecto esencial: No contenía una obligación de indicar la incertidumbre de medición. En 1977, con la ayuda de la NBS (hoy NIST) una nueva definición en materia de rastreabilidad fue formulada por el grupo de trabajo de ASTM E46: La trazabilidad a las normas designadas (nacional, internacional, o bien caracterizados-mas de referencia nor-basado en las constantes fundamentales de la naturaleza) es un atributo de algunas mediciones. Las mediciones han de trazabilidad a los estándares definidos si y sólo si científicamente rigurosa evidencia es producida en forma permanente para demostrar que el proceso de medida está dando resultados medi-ción (datos) para los que la incertidumbre total medi-ción en relación con nacionales o con otras normas designadas se cuantifica. Por primera vez la trazabilidad de un resultado de la medida requiere una declaración de la incertidumbre de medición asignado y un vacío esencial en la definición de trazabilidad fue retirado, pero no en esta ocasión todas las deficiencias habían sido eliminados. Otra diferencia fue curado en el año 1980 cuando el Ministerio de Defensa de EE.UU. publicó una revisión de la Directiva 45662A MIL STD en el que se encontró el siguiente reglamento: La trazabilidad consiste en relacionar los resultados individuales de medición a las normas nacionales o aceptadas a nivel nacional los sistemas de medición a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones. Esta definición requiere una cadena continua de medidas com-paración. La restricción a nacionales

2 Simposio de Metrología 25 al 27 de Octubre de 2004 normas se relajó en la revisión de MIL STD 45662A en 1988: Además de los expertos de la metrólogo de seguros de la calidad empezó a reconocer la importancia de la trazabilidad. 3.5 Trazabilidad. La capacidad de relacionar los resultados individuales de medición a través de una cadena ininterrumpida de calibraciones a uno o más de los siguientes:

Las normas de calidad, como por ejemplo, la serie ISO-9000 se publicaron y en las presentes normas de trazabilidad de los resultados de las mediciones se convirtió en un componente esencial del sistema de aseguramiento de calidad. En la última versión de la norma ISO 9000:2000 [6] en la sección 3.5.4 de trazabilidad se define como 3.5.1 nacional de EE.UU. normas mantenida por la Oficina Nacional de EE.UU. de Normas (NBS) y el Observatorio Naval; 3.5.2 constantes físicas fundamentales o naturales con valor asignado o aceptado por el NBS de los EE.UU.; 3.5.3 Normas nacionales de otros países que estén en correspondencia con las normas nacional de los EE.UU.; capacidad de rastrear la historia, aplicación o localización de aquello que está bajo consideración 3.5.4 Relación entre tipo de calibraciones; . Esta definición clara no contiene los tres requisitos esenciales de la definición VIM (véase más arriba), se refiere a un rastro de papel "de los documentos en su lugar. Los autores de la norma ISO 9000 son plenamente conscientes de esta deficiencia y añadió una nota: 3.5.5 Comparación con las normas de consenso. Pero no sólo los EE.UU. pensó en una defi nición vinculante de la trazabilidad plazo de reanudación de medición-sultados. La primera definición internacional se pueden encontrar en la primera edición del diccionario de la metrología internacional (International Vocabulario de Metrología (VIM) del año 1984, sección 6.12, como sigue: Nota 2: En el campo de la metrología en la definición del VIM: 1993 6.10, es la definición aceptada Acerca al mismo tiempo, como la norma ISO 9001:2000 se elaboró la norma ISO / IEC 17025 fue escrito. Esta norma establece los requisitos generales para la competencia de laboratorios de ensayo y calibración-ratorios. En la sección 5.6 bajo el título de "rastreabilidad medi-ción" los requisitos para las mediciones de la trazabilidad se enumeran. Los requisitos específicos se Trazabilidad: la propiedad del resultado de una medi-ción por la que se puede relacionar con los estándares apropiados, generalmente internacionales o nacionales Dards normas, a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones. Esta definición incluye la cadena ininterrumpida de comparaciones sin embargo, carece de la exigencia de una incertidumbre declarada. También es muy vaga en sus requisitos relativos al nivel de la medi-ción deben ser trazables hasta. 5.6.2.1.1 Para los laboratorios de calibración, el programa para la calibración de los equipos se diseñarán y operarán de forma que se garantice que las calibraciones y las mediciones efectuadas por el laboratorio son trazables al Sistema Internacional de Unidades (SI). Este deficiencias fueron eliminados en la segunda edición del VIM en 1993 [5], en la definición de trazabilidad se lee: Un laboratorio de calibración establece la trazabilidad de sus propios patrones de medición e instrumentos de medida a la SI a través de una cadena ininterrumpida de calibraciones o comparaciones que une a las normas primarias de las unidades de medida. El enlace con las unidades del SI puede alcanzarse por referencia a normas de medición nacionales. Propiedad del resultado de una medición o del valor de una norma que puede estar relacionado a referencias establecidas, generalmente nacionales o internacionales Dards normas, a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones todas ellas con incertidumbres establecidas. Con que la comunidad metrológica había llegado a una definición que incluye tres componentes esenciales: Las normas nacionales de medición pueden ser patrones primarios, que son realizaciones primarias de la unidad SI o representaciones acordadas de las unidades SI basadas en constantes físicas fundamentales, o pueden ser patrones secundarios, que son patrones calibrados por otro instituto nacional de metrología. • Dicho de referencias (por lo general las normas nacionales o internacionales) • Intacto cadena de comparaciones • Dicho de incertidumbres Este es el más claro concepto de trazabilidad en mí-trology de hoy. Fue escrito con el apoyo del BIPM y se puede considerar como el estado de la técnica. 3

Simposio de Metrología 25 al 27 de Octubre de 2004 En comparación con la definición del VIM 1993 contiene varias mejoras importantes. Aclara que la trazabilidad es en última instancia a la realización de la IS primaria. En la mayoría de los casos esto se logrará mediante comparaciones con las normas nacionales, sin embargo otras alternativas para establecer la trazabilidad se describen en la Nota 2: NOTA 2: La trazabilidad a las unidades de SI, se puede lograr mediante un patrón primario apropiado (véase VIM: 1993, 6.4) o por referencia a una constante natural, cuyo valor en términos de la correspondiente unidad del SI se sabe y recomendado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) y el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM). El concepto de la norma ISO / IEC 17025 "Medición de trazabilidad" es una definición muy específica en comparación con el término más general de trazabilidad en la norma ISO 9000:2000. Como la norma ISO / IEC 17025 es por ahora un bien reconocido y de más aplicación de normas internacionales con respecto a su definición "Medición de trazabilidad" deben integrarse también en otras normas internacionales y debe encontrar su camino también en la revisión de la VIM. Cabe señalar que en los últimos años la expresión "La trazabilidad metrológica" se ha convertido en la fraseología aceptado y también el último borrador de la tercera edición de las conversaciones VIM sobre "La trazabilidad metrológica" en lugar de "Medición de trazabilidad". La decisión debe ser expresión que se utilizará en el futuro para evitar que los usuarios de las normas internacionales se confunden con definiciones diferentes en relación con los mismos temas. A este respecto cabe también señalar que todas las incertidumbres de medida tiene que basarse en la Guía para la expresión de la incertidumbre de medida (GUM) [7]. 4. Trazabilidad de los resultados de medición industrial Es el objetivo de la metrología industrial para llevar a cabo mediciones correctas y fiables con el fin de controlar el proceso de producción. Este es un requisito previo para la producción mundial. Aparte de este simple hecho es esencial en el actual entorno competitivo para ganar y mantener la confianza del cliente en una sola de sus propios productos. Hoy en día, sólo SGC cumple con las normas internacionales y en base a la trazabilidad de la IS se encuentran aceptación en el comercio mundial. Esto también incluye una expresión de la GUM cumple las incertidumbres de medida. Operando con un SGC moderna adecuada es un requisito previo para la obtención de trazabilidad internacionalmente aceptada, de resultados de la medición.

En consecuencia, la competencia técnica de los laboratorios de medición industrial y sus em pleados se vuelve más y más importancia en la metrología industrial. El número de laboratorios de calibración acreditados en la industria está en constante crecimiento. La trazabilidad al SI con mayor frecuencia establecida por una cadena ininterrumpida de comparaciones con una norma nacional gestionada por un instituto nacional de metrología. Debido a las mayores exigencias de trazabilidad en los países más industrializados esta cadena pasa a través de un laboratorio de calibración que se mantiene las normas de calibrado frente a estas normas nacionales (ver fig. 1). Con el fin de lograr el reconocimiento internacional del uso de la trazabilidad de los laboratorios de calibración debe hacerse, que están acreditadas por organismos de acreditación que a su vez son miembros de la ILAC. La cadena ininterrumpida de mencionada comparacio-nes de una norma nacional, bien directamente a través de un NMI o indirectamente mediante el uso de los servicios de un laboratorio de calibración es la forma clásica de obtener la trazabilidad. Sin embargo, no es la única manera posible: La definición VIM en materia de trazabilidad, es frágil en ese sentido. Se requiere una referencia ", declaró, por lo general las normas nacionales o internacionales". Más específico es la nota 2 de la cláusula 5.6.1.1. (Véase el capítulo 3 de este artículo). Es preciso señalar que la aplicación del procedi-mientos descritos en esta nota requiere otras actividades adicionales definidos en la nota 3 de la cláusula 5.6.1.1: NOTA 3: Los laboratorios de calibración que mantienen su propio nivel primario o la representación de las unidades SI basadas en constantes físicas fundamentales puede reclamar la trazabilidad al sistema SI sólo después de que estas normas han sido comparados, directa o indirectamente, con otras normas similares de un instituto nacional de metrología. Nota 3 se aclara que también en esos casos particulares un enlace trazabilidad a una NMI tiene que ser establecido. En el caso de una comparación directa con un NMI, el INM participantes

tendrán que evaluar la competencia técnica de los industriales participantes labo-ratorios. Un informe de intercomparación en participación ha de ser producido. Es obvio que las posibilidades de los INM a participar en este tipo de comparaciones es bastante limitado. 4 Simposio de Metrología 25 al 27 de Octubre de 2004 Este procedimiento por lo tanto, sin duda siguen siendo la excepción y no la norma. En el caso que la comparación de las normas de la empresa industrial en contra de las normas similares, con un NMI se hace sólo de manera indirecta, es esencial que los socios de la comparación han establecido su competencia técnica con el fin de lograr el reconocimiento de la trazabilidad. Hoy en día esto puede ser garantizado en base a un estándar ISO / IEC 17025 de acreditación basado. La competencia técnica necesaria para esta solución y el esfuerzo que limitará este enfoque especial a las empresas tener un alto nivel de competencia que podrían estar en un nivel similar o incluso mayor que el INM. No vamos a cerrar los ojos ante el hecho de que las empresas día nowa-grandes o las empresas productoras de alta tecnología basados en instrumentos de medición funcionan los laboratorios de calibración que rivalizan o incluso superan la capacidad metrológica de algunos, incluso mayores, INE. En estos casos hay que determinar cómo estos laboratorios puedan demostrar la trazabilidad de la IS. Una posibilidad es que establecen la trazabilidad directa a uno de los líderes mundiales que operan INM realizaciones primarias de la IS con suficientes incertidumbres pequeñas. En el caso de que no NMI deben estar disponibles con capacidades iguales o superiores a un nuevo enfoque debe ser desarrollado. Una solución podría ser la integración de la capacidad del laboratorio de metrología industrial a la medida nacional en infraes-tructuras. El MRA conozca la situación de un Instituto "designados" que sea poseedor de las normas nacionales con todos los derechos y obligaciones de un NMI. Las autoridades nacionales responsables tienen que decidir si un laboratorio industrial puede cumplir con todos los requisitos para ser parte del sistema nacional de medición que tiene la responsabilidad como guardián de las normas nacionales relativas, por ejemplo im-parcialidad, y la sostenibilidad. Si bien la autoridad nacional o la industria de laboratorio llegado a la conclusión de que esto no es una forma preferible una solución diferente a continuación, hay que encontrar. Esta solución podría dar lugar a la situación de un laboratorio de calibración acreditado-ca, sin embargo se plantea la cuestión de cómo determinar su competencia técnica, el rango de medición y las incertidumbres de medición correspondientes. Para seguir esta sugerencia y así lograr la aceptación internacional, podría resultar difícil para un organismo nacional de acreditación de ca-. Una solución podría ser constitutivo de un equipo de revisión internacionalmente aceptadas nombrado por el Comité Consultivo de la CIPM. Este equipo de entonces haría una recomendación al organismo nacional de acreditación en el alcance de la acreditación y el procedimiento necesario para su posterior renovación de la acreditación. A raíz de dicho proceso debe asegurar la aceptación internacional de trazabilidad a través de este laboratorio industrial. 5. CONCLUSIÓN Trazabilidad de los resultados de la medición de la SI se ha convertido en esencial para la producción y el comercio mundiales. Esto se refleja en los requisitos correspondientes que figuran en el actual nivel SGC. El funcionamiento de un SGC adecuado es esencial para establecer la trazabilidad reconocido inter-nacional de los resultados de la medición. Los requisitos más avanzados hasta la fecha para el cumplimiento de la definición VIM de la trazabilidad de medición se encuentra en la norma ISO / IEC 17025. Por consiguiente trazabilidad se logrará mediante una cadena ininterrumpida de comparación con una norma nacional principal mantenida por un NMI con parte de ser un laboratorio de calibración de esta cadena. Para la aceptación internacional de la acreditación de la trazabilidad del laboratorio de calibración que participan por lo general, ser importante. Sin embargo, también hay alternativas laboratorios de calibración-rios pueden mantener sus propias normas primarias o las representaciones de las unidades SI basadas en constantes físicas fundamentales, pero sólo después de que estas normas han sido comparados, directa o indirectamente, con otras normas similares o realizaciones de un NMI. En general, esto requiere un nivel suficiente de conocimientos de alto alcanzado-rológicos generalmente demuestran una acreditación según la norma ISO / IEC 17025.

REFERENCIAS [1] ISO 9001:2000 Sistemas de Gestión de la calidad - Requisitos [2] ISO / IEC 17025:1999 Requisitos generales para la competencia de laboratorios de ensayo y calibración [3] mutuo acuerdo de reconocimiento de la CIPM, 1999 [4] EUROMET Guía 1: Política EUROMET sobre la Aplicación del Sistema de Calidad en los Institutos Nacionales de Metrología, V2.1, mayo de 2001 5 Simposio de Metrología 25 al 27 de Octubre de 2004 6

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