ediciones Las Nanotecnologías en el CENAM
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contenido
MEDICIONES
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DIRECTOR
reportaje por Ing. Adolfo Sánchez Trejo
Víctor A. Chávez victor.chavez@gadsmet.com.mx
DISEÑO Group GWl group.gwi@gmail.com
IMPRESIÓN VENTAS
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Calibración de los Instrumentos uso del certificado y correcciones
Las Nanotecnologías en el CENAM
Programa de Metrología para las Nanotecnologías (ProMetNano)
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Tomografía Computarizada en tamaño compacto
reportaje por Ing. Edgar Luna
Víctor Litográfico Grupo A. Chávez g_litografico@yahoo.com.mx victor.chavez@gadsmet.com.mx
CONTRIBUCIÓN REPORTAJES SIMH CENAM ACCUREASY METROLOGÍA ABSOLUTA
Editorial Mediciones, revista bimestral de Julio-Agosto 2017. Número de Certificado de Reserva otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor: En trámite. Domiclio de la Publicación Av. Ezequiel Montes 128 Nte Interior 1-4, Col. Centro C.P. 76000 Querétaro, Qro. Distribuidor: Víctor Antonio Chávez Uribe, Av. Ezequiel Montes 128 Nte Interior 1-4, Col. Centro C.P. 76000 Querétaro, Qro. Mediciones cuenta con un tiraje de 3,000 ejemplares. Queda estrictamente prohibida la reproducción total o parcial del contenido de ésta revista, sin la autorización espresa de los titulares de los derechos. Mediciones no se hace responsable del contenido de los artículos y anuncios.
El avance en la ciencia y la tecnología es vertiginoso. Dentro de las áreas en donde este avance es muy notorio están las nanotecnologías. Basta ver los cambios en algo tan simple como una memoria USB, en donde la capacidad de almacenaje ha crecido de manera exponencial, y los tamaños han disminuido considerablemente (y probablemente no son más pequeñas por que se nos dificultaría la manipulación). Estos avances en las nanotecnologías requieren también avances en otros campos y uno de ellos es la metrología. En esta rama incipiente de la metrología deben considerarse tanto los aspectos científicos y tecnológicos, como los legales. En nuestro país el CENAM ha tomado la iniciativa y ya se encuentra trabajando en la Programa de Metrología para las Nanotecnologías (ProMetNano). En el artículo de este número nos cometan un poco más de su participación y los desarrollo que están realizando al respecto. Agradecemos a CENAM su participación y apoyo con este artículo.
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ARTÍCULO
CALIBRACIÓN DE LOS
INSTRUMENTOS
USO DEL CERTIFICADO
Y CORRECCIONES Autor: Ing. Adolfo Sánchez Trejo Gerente Técnico en Servicios Integrales en Medición e Higiene S.A. de C.V.
No es suficiente con sólo enviar a calibrar los instrumentos de medición, el usuario debe entender que la información que el laboratorio entregue, en el documento llamado “Certificado de Calibración”, se puede considerar el acta de nacimiento del instrumento, y este puede estar cambiando cada año, o con el tiempo. Los usuarios de los servicios de calibración deben emplear los resultados o datos que se entregan en su certificado. El error, la incertidumbre, la deriva, la trazabilidad, la tolerancia o la evaluación de la conformidad son algunos conceptos que se deben considerar. En la actualidad la calibración de los instrumentos de medición para el uso que requiera otorgársele, se está volviendo una obligatoriedad. Hoy en día hay una fuerte intención de las autoridades de poder lograr que los instrumentos médicos, o aquellos instrumentos de donde se obtenga un resultado del cual, se tome un resultado para definir el estado de salud de una persona, deben estar calibrados. Los procesos industriales ya están en un 90% totalmente comprometidos con el cumplimiento en materia de mediciones confia-
bles y calibración. Sin embargo, hay áreas o sectores que aún no han adquirido la cultura de la calibración y la importancia de lo que esto arroja a sus empresas y el impacto en la productividad y desarrollo de cualquier país. Para un país como México, en el que calibrar se está volviendo un requisito de operación confiable, y en donde se debe acudir a laboratorios acreditados de acuerdo a la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, para obtener estos servicios, los usuarios o clientes de laboratorios de calibración han olvidado, cual es el objetivo de calibrar y que hacer con el documento que dicho laboratorio otorga como evidencia de esa actividad. Hemos tenido experiencias en donde los usuarios sólo pretenden tener el documento que evidencie que su instrumento ha sido Jul- Ago
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calibrado, pero no utiliza dicho documento para conocer la situación del mismo. Por lo que calibrar un instrumento tiene como objetivo conocer los errores de los mismos, a través de los cuales hay que definir si los errores son consistentes con las especificaciones del fabricante o usuario y en base a ésta información tomar decisiones. La calibración de un instrumento va más allá de tener un documento, la calibración implica: usar los datos que ahí se expresan para realmente conocer el comportamiento del mismo, y en el momento, o con el tiempo, tomar decisiones. La información relevante a considerar en un Certificado de Calibración, suponiendo que el interesado acude con un laboratorio acreditado es: l. Conocer los valores de referencia aplicados al instrumento ll. Obtener el error por cada punto calibrado lll. Conocer la incertidumbre por cada punto calibrado lV. Saber cuáles son los patrones que han sido utilizados en la calibración de su instrumento V. Asegurar y conocer a quien está enlazada su trazabilidad Vl. Saber los nombres de signatarios o personal técnico que calibra y firma Vll. Saber las condiciones ambientales en las que fue calibrado el instrumento Vlll. Identificar el lugar en donde fue realizada la calibración lX. Conocer el procedimiento de calibración y norma aplicada X. Identificar si existe alguna observación o instrucción por parte del laboratorio respecto al instrumento Pudieran existir, más datos, sin embargo los anteriores deben ser los mínimos requeridos, para un laboratorio de calibración acreditado en apego a ISO 17025. También es importante mencionar que un laboratorio que no se encuentre debidamente acreditado, podría no presentar la información anteriormente descrita. EL CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN Es un documento el cual permite tener una evidencia del comportamiento técnico de un instrumento. Es el producto final que un laboratorio entrega al cliente como resultado de un servicio. De acuerdo (BIPM) Bureau International des Poids et Measures La misión del BIPM es asegurar y promover la compatibilidad global de las mediciones, incluyendo como prioridad el apego al sistema internacional de unidades, como la base de la trazabilidad y los resultados de las mediciones en todo el mundo. Derivado de lo anterior, se consideran algunas definiciones 05
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JCGM 106:2012 Evaluation of measurement data – The role of measurement uncertainty in conformity assessment
JCGM 100:2008 Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement
ERROR En general, una medición tiene imperfecciones que proporcionan un aumento en el error, en el resultado de la medición. Un error tiene principalmente 2 componentes una aleatoria y otra sistemática. El error es un concepto idealizado ya que los errores no pueden ser conocidos exactamente. El error aleatorio aumenta por variaciones impredecibles, el aumento de dicha variaciones aumenta el efecto aleatorio, por lo tanto no es posible compensar el error aleatorio; normalmente puede ser reducido incrementando el número de observaciones. El error sistemático como el aleatorio no pueden ser eliminados pero si pueden ser reducidos. Sin embargo, sí se identifica que es un efecto sistemático, éste es cuantificado, y si éste es significante respecto a la exactitude requerida en la medición, una corrección o factor de corrección pueden ser aplicados para compensar por dicho efecto. Se asume que después de la corrección, el valor esperado del efecto sistemático es cero. ERROR SISTEMÁTICO Resultaría de un número infinito de mediciones del mismo mensurando realizado bajo condiciones de repetibilidad menos el valor verdadero de mesurando. A continuación se presentan algunas definiciones, en el idioma inglés con el objetivo de no hacer una traducción y cometer alguna mala interpretación; las definiciones son tomadas de GUM 100 y la GUM 106.
NOTE 1 Systematic error is equal to error minus random error. NOTE 2 Like true value, systematic error and its causes cannot be completely known. NOTE 3 For a measuring instrument, see “bias” (VIM:1993, definition 5.25. Uncertainty of measurement Parameter associated with the result of a measurement, that characterizes the dispersion of the values that could reasonably be attributed to the measurand. Uncorrected result Result of a measurement before correction for systematic error. Corrected result Result of a measurement after correction for systematic error Correction Value added algebraically to the uncorrected result of a measurement to compensate for systematic error Correction factor Numerical factor by which the uncorrected result of a measurement is multiplied to compensate for systematic error
Systematic error Mean that would result from an infinite number of measurements of the same measurand carried out under repeatability conditions minus a true value of the measurand. Jul- Ago
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La tendencia hoy en día es llevar a cabo la evaluación de la conformidad, pero hay 2 actividades importantes en las que hay que poner especial atención, y las cuales mencionaremos, con el objetivo de entender la importancia de interpretar un Certificado de Calibración y su uso. Evaluación de la conformidad I) Error más la incertidumbre II) Resultado de una medición más la incertidumbre Error más la incertidumbre Los laboratorios de calibración en la mayoría de los casos, entregarán el error como resultado de una actividad llevada a cabo, en donde el instrumento del cliente lo compara contra un patrón. Derivado de dicha actividad obtendrá un error que debe ser informado con una incertidumbre asociada. El cumplimiento del instrumento, bajo cierta norma o especificación, será confirmada cuando al error sea ampliado por la incertidumbre expandida de medición. Ejemplo de este caso es lo que establece la magnitud de acústica, en la norma IEC 60942, cuando se calibran calibradores acústicos, en donde se establecen tolerancias para asegurar la clase de instrumento. En el siguiente extracto, se observa que la norma indica: obtener el error y ampliarlo con la incertidumbre expandida para compararlo con la tolerancia. 5.3.2. Frecuencia del sonido generado por el calibrador acústico. El valor absoluto de la diferencia en porcentaje entre la frecuencia del sonido generado por el calibrador acústico y la correspondiente frecuencia especificada, ampliado por la incertidumbre expandida de medición, no debe exceder los límites de tolerancia indicados en la tabla 3 para cada clase de calibrador acústico. Estos límites de tolerancia se aplican a las mediciones realizadas en y en torno a las condiciones ambientales de referencia dentro de los siguientes rangos 97kPa a 105kPa, 20°C a 26°C y humedad relativa del 40% al 65%. Tabla 3
Límites de tolerancia para la frecuencia, en y en torno a las condiciones ambientales de referencia Límites de tolerancia % Clase PL
Clase 1
Clase 2
1,0
1,0
2,0
NOTA 1 - Los límites de tolerancia son para el valor absoluto de la diferencia en porcentaje entre frecuencia del sonido generado por el calibrador acústico y la frecuencia especificada, ampliados por la incertidumbre expandida de medición. NOTA 2 - Los límites de tolerancia se expresan como un porcentaje de la frecuencia especificada.
Resultado de una medición más la incertidumbre El segundo caso está más presente en las actividades de los laboratorios de ensayo, cuando realizan mediciones como podrían ser de: iluminación, glucosa, ruido, temperatura en un cierto ambiente, etc; y existe un valor máximo permisible estipulado por una norma, un criterio internacional, una ley, un reglamento, alguna recomendación o un parámetro recomendado internacionalmente. Por lo que mucha de ésta documentación ya pide que el resultado de la medición o ensayo incluya el valor de incertidumbre y dicho valor compuesto, sea comprado directamente contra los máximos permisibles. Por lo tanto el mundo de las mediciones, está incluyendo el valor de incertidumbre para tomar una decisión respecto a un cumplimiento normativo o de salud.
Finalmente podemos concluir que un certificado de calibración ofrece los siguientes beneficios: l. Proporciona un error que debe ser considerado, para de ser posible, ser corregido ll. Se ofrece un valor de incertidumbre para ser empleado en cálculos o consideraciones de posible cumplimiento lll. Se obtiene trazabilidad lV. Se genera un registro histórico para poder conocer el comportamiento de los instrumentos en función del tiempo y tomar decisiones sobre deriva, períodos de re-calibración, estabilidad, entre otros V.confianza ante los clientes Bibliografía JCGM 100:2008; Bureau International des Poids et Measures ; Evaluation of measurement data Guide to the expression of uncertainty in measurement, first edition; September 2008; JCGM 2008 JCGM 106:2012; Bureau International des Poids et Measures; Evaluation of measurement data The role of measurement uncertainty in conformity assessment ; October 2012; JCGM 2012
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