Aseguramiento metrológico industrial.
Ficha de caracterización: 363398
Aprendiz: juan Anderson holguin Melo
Instructor: Edison ituyan
Contenido 1. Vocabulario básico de la metrología ............................................................................................1 2. NTC100 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ..........................................................5 3. Magnitud física básica Símbolo dimensional Unidad básica Símbolo de la unidad Observaciones ..............................................................................................................................7 5. ¿Dónde se aplica la metrología?............................................................................................ 11 6. UNIDADES SI DE BASE ........................................................................................................ 11 7. Magnitudes y unidades ........................................................................................................... 16 8. Unidades ................................................................................................................................. 17 9. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES – SI ................................................................ 17 10. NTC – ISO – IEC 17025: REQUISITOS GENERALES DE COMPETENCIA DE ............... 19 LABORATORIOS DE ENSAYO Y CALIBRACIÓN .................................................................... 19 11. EL CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN. COMO FACTOR EN LA MEDICIÓN.................... 20 12. EL CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN COMO EVIDENCIA ............................................... 20 13. CONDICIONES AMBIENTALES para almacenamiento de instrumentos .......................... 22
1. Vocabulario básico de la metrología A continuación tenemos algunas de las definiciones utilizadas en la metrología:
1.1 ¿Qué es m etrología? Ciencia de la medición. Nota. La metrología incluye todos los aspectos teóricos y prácticos relacionados con las mediciones; cualquiera que sea su incertidumbre y en cualquier campo de la ciencia y tecnología que ocurra. 1.2 M EDICIÓN: Conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de una magnitud. Nota: Las operaciones pueden ser realizadas automáticamente. 1.3 INSTRUM ENTO DE M EDICIÓN: Dispositivo destinado a ser utilizado para hacer mediciones sólo o en conjunto con dispositivos complementarios. 1
1.4 CALIBRACIÓN: Conjunto de operaciones que establecen, en condiciones específicas, la relación entre los valores de las magnitudes indicadas por un instrumento de medición o por un sistema de medición, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes determinado por medio de patrones.
1.5 VERIFICACIÓN: (Este termino no esta en la norma, se tomó de documentos de la Superintendencia de Industria y Comercio.) Conjunto de operaciones efectuadas por una entidad metrológica, legalmente autorizada, con el fin de comprobar y afirmar que un instrumento de medición satisface enteramente las exigencias o reglamentos de verificación. 1.6 ERROR (de m edición): Resultado de un mensurando menos un valor verdadero del mensurando. 1.7 INCERTIDUM BRE DE M EDICIÓN: Parámetro, asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al mensurando.
1.8 EXACTITUD DE M EDICIÓN: Proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del mensurando.
1.9 REPETIBILIDAD (de un instrum ento de m edición): Aptitud de un instrumento de medición para proporcionar indicaciones próximas entre sí por aplicaciones repetidas del mismo mensurando bajo las mismas condiciones de medición. Notas: Estas condiciones incluyen:
- reducción a un mínimo de las variaciones debidas al observador
- el mismo procedimiento de medición 2
- el mismo observador
- el mismo equipo de medición, utilizado bajo las mismas condiciones
- el mismo lugar
- repetición en un periodo corto de tiempo
La repetibilidad puede expresarse cuantitativamente en términos de las características de dispersión de los resultados.
1.10 REPETIBILIDAD (de resultados de m edicio nes): Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mensurando realizadas bajo las mismas condiciones de medición.
1.11 REPRODUCIBILIDAD (de resultados de m ediciones): Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones del mismo mensurando realizadas bajo condiciones variables de medición. Notas:
1. Una expresión válida de reproducibilidad requiere que se especifiquen las condiciones que variaron.
2. Las condiciones que variaron pueden incluir:
- principio de medición
- método de medición
- observador 3
- instrumento de medición
- patrón de referencia
- lugar
- condiciones de uso
- tiempo
1.12 RESOLUCIÓN: La diferencia más pequeña entre las indicaciones de un dispositivo indicador que puede ser distinguido significativamente.
1.13 TRAZABILIDAD: Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón por la cual pueda Ser relacionado a referencias determinadas, generalmente patrones nacionales O internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas las incertidumbres determinadas
11.4 CLASE DE EXACTITUD: Clase de instrumentos de medición que cumplen ciertos requisitos metrológicos, previstos para mantener los errores dentro de límites establecidos.
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2. NTC100 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES El nombre Sistema Internacional de Unidades, SI, fue adoptado por la 11(undécima) Conferencia General de Pesos y Medias (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) en 1960. Este sistema incluye: - Unidades básicas - Unidades derivadas Es la masa del «cilindro patrón» custodiado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, M kilogramo kg Francia. Equivale a la masa que ocupa un litro de agua pura a 14'5 °C o 286'75 K.
Masa
Intensidad corriente eléctrica Temperatura Cantidad
de I amperio A
Se define fijando el valor de constante magnética.
Θ kelvin
Se define fijando el valor de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
de N mol
K
mol Se define fijando el valor de la masa molar del átomo 5
sustancia
de 12C a 12 gramos/mol. Véase también número de Avogadro.
Intensidad Véanse también conceptos relacionados: lumen, lux J candela cd luminosa e iluminación física. De las unidades básicas existen múltiplos y submúltiplos, que se expresan mediante prefijos. Así, por ejemplo, la expresión «kilo» indica „mil‟. Por lo tanto, 1 km equivale a 1000 m, del mismo modo que «mili» significa „milésima‟ (parte de). Por ejemplo, 1 mA es 0,001 A. 2.1 Equivalencia Metro (m). Unidad de longitud. Definición: un metro es la longitud que en el vacío recorre la luz durante un 1/299 792 458 de segundo. kilogramo (kg). Unidad de masa. Definición: un kilogramo es una masa igual a la de un cilindro de 39 milímetros de diámetro y de altura, de una aleación de 90% de platino y 10% de iridio, ubicado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, Francia. Segundo (s). Unidad de tiempo. Definición: un segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Amperio (A). Unidad de intensidad de corriente eléctrica. Definición: un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2 • 10-7 newtons por metro de longitud. Kelvin (K). Unidad de temperatura termodinámica. Definición: un kelvin es la temperatura termodinámica correspondiente a 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. 6
Mol (mol). Unidad de cantidad de sustancia. Definición: Es la cantidad de materia que hay en tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg. del isótopo carbono 12. Si se emplea el mol, es necesario especificar las unidades elementales: átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos específicos de tales partículas. Candela (cd). Unidad de intensidad luminosa. Definición: una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 5,4 • 10 14 hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián. 3. Magnitud física básica Símbolo dimensional Unidad básica Símbolo de la unidad Observaciones
Longitud L metro m Se define fijando el valor de la velocidad de la luz en el vacío. Tiempo T segundo s Se define fijando el valor de la frecuencia de la transición hiperfina del átomo de cesio.
4. Unidades básicas Artículo principal: Unidades básicas del SI. El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas. Son las que se utilizan para expresar las magnitudes físicas consideradas básicas a partir de las cuales se determinan las demás:1
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Magnitud física básica
Símbolo Unidad dimensional básica
Símbolo de la Observaciones unidad
Longitud
L
m
Se define fijando el valor de la velocidad de la luz en el vacío.
s
Se define fijando el valor de la frecuencia de la transición hiperfina del átomo de cesio.
Tiempo
T
Masa
Intensidad corriente eléctrica
Intensidad luminosa
segundo
M
kilogramo kg
Es la masa del «cilindro patrón» custodiado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, Francia. Equivale a la masa que ocupa un litro de agua pura a 14'5 °C o 286'75 K.
I
amperio
A
Se define fijando el valor de constante magnética.
Θ
kelvin
K
Se define fijando el valor de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
mol
Se define fijando el valor de la masa molar del átomo de 12C a 12 gramos/mol. Véase también número de Avogadro.
cd
Véanse también conceptos relacionados: lumen, lux e iluminación física.
de
Temperatura
Cantidad sustancia
metro
de
N
J
mol
candela
De las unidades básicas existen múltiplos y submúltiplos, que se expresan mediante prefijos. Así, por ejemplo, la expresión «kilo» indica „mil‟. Por lo tanto, 1 km equivale a 1000 m, del mismo modo que «mili» significa „milésima‟ (parte de). Por ejemplo, 1 mA es 0,001 A. 4.1 Equivalencia Metro (m). Unidad de longitud. 8
Definición: un metro es la longitud que en el vacío recorre la luz durante un 1/299 792 458 de segundo. kilogramo (kg). Unidad de masa. Definición: un kilogramo es una masa igual a la de un cilindro de 39 milímetros de diámetro y de altura, de una aleación de 90% de platino y 10% de iridio, ubicado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, Francia. Segundo (s). Unidad de tiempo. Definición: un segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Amperio (A). Unidad de intensidad de corriente eléctrica. Definición: un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2 • 10-7 newtons por metro de longitud. Kelvin (K). Unidad de temperatura termodinámica. Definición: un kelvin es la temperatura termodinámica correspondiente a 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Mol (mol). Unidad de cantidad de sustancia. Definición: Es la cantidad de materia que hay en tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg. del isótopo carbono 12. Si se emplea el mol, es necesario especificar las unidades elementales: átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos específicos de tales partículas. Candela (cd). Unidad de intensidad luminosa. Definición: una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 5,4 • 10 14 hercios y cuya intensidad energé Normas ortográficas relativas a los símbolos 9
Los símbolos de las unidades son entes matemáticos, no abreviaturas. Por ello deben escribirse siempre tal cual están establecidos (ejemplos: «m» para metro y «A» para amperio), precedidos por el correspondiente valor numérico, en singular, ya que como tales símbolos no forman plural. Al expresar las magnitudes numéricamente, se deben usar los símbolos de las unidades, nunca los nombres de unidades. Por ejemplo: «50 kHz», nunca «50 kilohercios»; aunque si podríamos escribir «cincuenta kilohercios», pero no «cincuenta kHz». El valor numérico y el símbolo de las unidades deben ir separados por un espacio. Ejemplo: 50 m es correcto; *50m es incorrecto).3 4 Los símbolos de las unidades SI se expresan con minúsculas. Si dichos símbolos corresponden a unidades derivadas de nombres propios (apellidos), su letra inicial es mayúscula (W de Watt, V de Volta, Wb de Weber, Ω (omega mayúscula) de Ohm, etcétera). Para evitar confusiones con el número 1 se puede exceptuar el litro, cuyo símbolo puede escribirse como L mayúscula,5 o bien una letra ele minúscula ovoide en la parte superior y abierta en la porción inferior; así: ℓ. Esta opción es más conveniente, pues desambigua el símbolo de longitud: L. Así mismo, los submúltiplos y los múltiplos, incluido el kilo (k), se escriben con minúscula. Desde mega hacia valores superiores se escriben con mayúscula. Se han de escribir en letra redonda (no en bastardillas), independientemente del resto del texto.6 7 Por ejemplo: mide 20 km de longitud. Esto permite diferenciarlos de las variables. Los símbolos no se pluralizan, no cambian aunque su valor no sea la unidad, es decir se debe no añadir una s. Tampoco ha de escribirse punto (.) a continuación de un símbolo, a menos que sea el que sintácticamente corresponde al final de una frase. Por lo tanto es incorrecto escribir, por ejemplo, el símbolo de kilogramos como *Kg (con mayúscula), *kgs (pluralizado) o *kg. (con punto). El único modo correcto de simbolizarlo es «kg». La razón es que se procura evitar malas interpretaciones: «Kg», podría entenderse como kelvin • gramo, ya que «K» es el símbolo de la unidad de temperatura kelvin. A propósito de esta unidad, se escribe sin el símbolo de grados «°», pues su nombre correcto no es «grado Kelvin» °K, sino sólo kelvin (K).7 10
El símbolo de segundos es «s» (en minúscula, sin punto posterior), no *seg, ni *segs. Los amperios no se han de abreviar Amps., ya que su símbolo es A (con mayúscula, sin punto). Metro se simboliza con m (no *Mt, ni *M, ni *mts.).
5. ¿Dónde se aplica la metrología? “El hombre nace y la metrología lo recibe” Unidades de medida y sus patrones: establecimiento, Realización, conservación y diseminación Las mediciones: métodos, ejecución y estimación de exactitud Los instrumentos de medición: propiedades metrológicas Los observadores: cualidadestica en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.
6. UNIDADES SI DE BASE
Magnitud
Unidad
Símbolo
Longitud Masa Tiempo Corriente eléctrica Temperatura Termodinámica Intensidad luminosa cantidad de sustancia
metro kilogramo segundo ampere kelvin
m kg s A K
candela mol
cd mol
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6.1 M asa kilogram o [kg] El kilogramo es igual a la masa del prototipo internacional de esta unidad
6.2 Tiem po segundo [s] El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado base del átomo cesio-133
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6.3 Corriente eléctrica ampere [A] El ampere es la corriente constante, la cual, si es mantenida en dos conductores paralelos y rectos de longitud infinita de sección transversal circular despreciable, y colocados a un metro de distancia entre sí en el vacío, podría producir entre esos dos conductores una fuerza igual a 2*10-7 newton por metro de longitud
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6.4 Temperatura termodinámica kelvin [K] El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto Triple del agua
6.5 Intensidad luminosa candela [cd]
La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 hertz y que tiene una intensidad de radiación en esa dirección de 1/683 watt por estereorradián
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6.6 Cantidad de sustancia mol [mol]
La mol es la cantidad de sustancia de un sistema el cual contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono 12
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7. Magnitudes y unidades 7.1 M agnitud Propiedad de un fenómeno, cuerpo o sustancia, cuantitativamente mediante un número y una referencia
que
puede
expresarse
7.2 Sistem a de m agnitudes Conjunto de magnitudes relacionadas entre sí, mediante ecuaciones no contradictorias
7.3 M agnitud de bases
Magnitud de un subconjunto elegido por convenio, dentro de un sistema de magnitudes dado, de tal manera que ninguna magnitud del subconjunto pueda ser expresada en función de las otras
7.4 M agnitud derivada
Magnitud, dentro de un sistema de magnitudes, definida en función de las magnitudes de base de ese sistema
7.5 Unidad de m edida Magnitud escalar real, definida y adoptada por convenio, con la que se puede comparar cualquier otra magnitud de la misma naturaleza para expresar la relación entre ambas mediante un numero
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8. Unidades
8.1 Unidad de base Unidad de medida adoptada por convenio para una magnitud de base
8.2 Unidad derivada Unidad de medida para una magnitud derivada
8.3 Sistem a de unidades
Conjunto de unidades de base y unidades derivadas, sus múltiplos y submúltiplos definidos conforme a reglas dadas, para un sistema de magnitudes dados
8.4 Unidad fuera de sistem as Unidad de medida que no pertenece a un sistema de unidades dado
9. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES – SI
Sistema de unidades basado en el sistema internacional de magnitudes, con nombres y símbolos de las unidades, y con una serie de prefijos con sus nombres y simbolos, así como reglas para su utilización, adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM)
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Múltiplos de una unidad
Unidad de medida obtenida multiplicando una unidad de medida dada por un numero entero mayor que uno Calibración
¿Todos los días se debe calibrar un Instrumento? Si fuera este el caso sería un instrumento de cualidades metrológicas pobres, no así, puede ajustarse periódicamente. ¿Cada cuánto? La periodicidad de la calibración y/o ajuste es responsabilidad del usuario
Pruebas de control o chequeo De vital importancia, garantizan que entre calibración y calibración el instrumento no se desvió fuera de los parámetros de control metrológico. (Verificación y control). Mantenimiento Corrige defectos de funcionamiento ya sea mecánicos o electrónicos Calibración en laboratorio
El instrumento se lleva al laboratorio que cuenta con el personal, el método, la trazabilidad y patrones apropiados para el fin . Calibración en sitio
Por la naturaleza de los instrumentos a calibrar esta se debe realizar en el sitio y bajo las condiciones de trabajo, siempre y cuando no afecte a los patrones viajeros.
Calibración interna 18
Si se cuenta con el personal, la capacitación, se asegura la trazabilidad, se cuenta con los patrones apropiados y se tiene un sistema de calidad.
10. NTC – ISO – IEC 17025: REQUISITOS GENERALES DE COMPETENCIA DE LABORATORIOS DE ENSAYO Y CALIBRACIÓN
Esta norma especifica los requisitos generales de competencia para llevar a cabo ensayos y/o calibraciones, incluyendo el muestreo. Cubre la ejecución de ensayo y calibración empleando métodos no normalizados, métodos normalizados y métodos desarrollados por el laboratorio CERTIFICADOS DE CALIBRACIÓN (NTC-ISO-IEC-17025, numeral 5.10.2) - Un título. “Certificado de calibración” o “Informe de calibración. - Nombre y dirección del laboratorio que emite el certificado. - Identificación única del informe o certificado de calibración (Número de serie). - Nombre completo y dirección del cliente que solicita el servicio. - Identificación del método empleado. - Descripción, condición e identificación inequívoca del (los) elementos calibrados. - Fecha de recepción y calibración del (los) objeto(s) calibrado(s). - Número de páginas del informe o certificado - Los nombres y firmas de las personas que validan el informe o certificado de calibración. - Fecha de expedición - Declaración de no-reproducibilidad del informe o certificado, excepto en su totalidad, sin autorización escrita del laboratorio. 19
- Condiciones ambientales - Incertidumbre de medición - Trazabilidad
11. EL CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN. COMO FACTOR EN LA MEDICIÓN
Correcciones Usar la información sobre el error de medición de las lecturas del instrumento en relación al patrón, para corregirlas y asegurar su trazabilidad con una incertidumbre apropiada. Incertidumbre El resultado de una medición es incompleta sin la expresión de su incertidumbre. El usuario debe estimar la incertidumbre de su medición considerando las contribuciones pertinentes.
12. EL CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN COMO EVIDENCIA
Evidencia de calibración Demuestra que el instrumento ha sido calibrado, útil en aquellos esquemas, como ISO 9001:2008, en los que la calibración de los instrumentos de medición es un requisito. Evidencia de trazabilidad Trazabilidad de los resultados de calibración, que se trasladaría a las mediciones del usuario si se le asocia la respectiva incertidumbre Intervalos de calibración • Tipo de equipo • Recomendación del fabricante 20
• Historial de calibraciones • Historial de mantenimiento • Extensión y severidad en el uso • Tendencias y desviaciones • Controles con patrones • Frecuencia y calidad de calibraciones internas *NTC 4057. Metrología. Lineamientos para la determinación de intervalos de recalibración de equipos de medición usados en laboratorios de ensayo – OIML D 10
CLASIFICACION DE INSTRUMENTOS • Patrones • Por exactitud • Por tecnología • Por uso • Conservación • Requieren o no 11/08/2011 aseguramiento metrológico
INSTRUMENTOS SEGÚN EL USO
No se debe medir con la máxima exactitud, sino con la exactitud necesaria. Tolerancia - resolución - error de medición – incertidumbre Interrelación de 11/08/2011 mediciones Jerarquía en el uso de los instrumentos
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13. CONDICIONES AMBIENTALES para almacenamiento de instrumentos
• Temperatura • Humedad • Iluminación • Ventilación • Acceso • Instalaciones 11/08/2011 eléctricas • Vibraciones
¿QUÉ EQUIPOS CALIBRAR? “Se debe calibrar todo equipo empleado para ensayos y/o calibraciones, incluyendo el equipo para mediciones secundarias (por ejemplo, para condiciones ambientales) que Tengan un efecto significativo sobre la exactitud o validez del resultado del ensayo, calibración o muestreo, antes de ponerlo en servicio…” (NTC-ISO-IEC 17025, numeral 5.6.1)
¿Todos los días se debe calibrar un instrumento? Si fuera este el caso sería un instrumento de cualidades metrológicas pobres, no así, puede ajustarse periódicamente.
¿Cada cuánto? La periodicidad de la calibración y/o ajuste es responsabilidad del usuario. Pruebas de control o chequeo 22
De vital importancia, garantizan que entre calibración y calibración el instrumento no se desvió fuera de los parámetros de control metrológico. (Verificación y control). Mantenimiento Corrige defectos de funcionamiento ya sea mecánico o electrónico. Calibración en laboratorio El instrumento se lleva al laboratorio que cuenta con el personal, el método, la trazabilidad y patrones apropiados para el fin. Calibración en sitio Por la naturaleza de los instrumentos a calibrar esta se debe realizar en el sitio y bajo las condiciones de trabajo, siempre y cuando no afecte a los patrones viajeros
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