Aseguramiento Metrológico

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ASEGURAMIENTO TRAZABILIDAD INCERTIDUMBRE Ing. William Canro P.


Aseguramiento Metrológico Es el conjunto de actividades realizadas para garantizar la confiabilidad metrológica de los procesos. Busca generar confianza al cliente, con el fin de entregar un producto conforme a las exigencias de un medio o una norma. De él dependen la calidad y confiabilidad de los productos. Mediciones en proceso, en producto, materias primas y las diferentes condiciones de fabricación deben ser realizadas con equipos e instrumentos que se encuentren calibrados.


Aseguramiento Metrológico ¿Un Sistema de Aseguramiento Metrológico (SAM) es enviar a Calibrar mis instrumentos cada 6 meses o cada año?


Aseguramiento Metrológico ¿Qué se debe considerar para implementar un SAM? 1) ¿Qué magnitud se está midiendo: longitud, temperatura, presión, masa? 2) ¿Cuáles son las características metrológicas del proceso: tolerancia, rango de medición, condiciones ambientales, entre otros? 3) ¿Cuáles son las características de mis instrumentos: rango, resolución, incertidumbre, error, frecuencia de calibración, frecuencia de uso, entre otros?


Aseguramiento Metrológico ¿Qué se debe considerar para implementar un SAM? 4) ¿Son mis instrumentos los adecuados para el proceso? ¿Cuáles son las características de nuevos instrumentos? ¿y el costo? 5) ¿Cuál es mi Plan de Control Metrológico? ¿Cuál es mi programa de calibración y de verificación? 6) ¿Qué métodos estadísticos se implementan para establecer la frecuencia de calibración de mis instrumentos? 7) ¿Mi personal está capacitado en Metrología?


Aseguramiento Metrológico Actividades realizadas en un plan de Aseguramiento Metrológico  Calibración Es el conjunto de operaciones que tiene por finalidad determinar los errores de un instrumento para medir y, de ser necesario, otras características metrológicas.


Aseguramiento Metrológico Actividades realizadas en un plan de Aseguramiento Metrológico  Verificación Es el conjunto de operaciones efectuadas con el fin de comprobar y afirmar que un instrumento de medición satisface enteramente las exigencias de los reglamentos de verificación.


Aseguramiento Metrológico Actividades realizadas en un plan de Aseguramiento Metrológico  Mantenimiento Conjuntos operaciones realizadas para asegurar el correcto funcionamiento de los instrumentos y equipos de medición.


Aseguramiento Metrológico Actividades realizadas en un plan de Aseguramiento Metrológico  Medición Es comparar una magnitud con otra de la misma naturaleza la cual hace las veces de patrón (valor nominal). En base a ese patrón, previamente establecido y que sirve de marco de referencia, se determina en cuanto se ve reproducido por la magnitud medida y se contabiliza en proporción.


TRAZABILIDAD 2.41 (6.10) Trazabilidad Metrológica, f. Propiedad de un resultado de medición por la cual el resultado puede relacionarse con una referencia mediante una cadena ininterrumpida y documentada de calibraciones, cada una de las cuales contribuye a la incertidumbre de medición. NOTA 1. En esta definición, la referencia puede ser la definición de una unidad de medición, mediante una realización práctica, un procedimiento de medición que incluya la unidad de medición cuando se trate de una magnitud no ordinal o un patrón.


TRAZABILIDAD La trazabilidad metrolรณgica es la propiedad del resultado de una mediciรณn o del valor de un patrรณn, por la cual este resultado o valor puede ser relacionado a referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones, teniendo todas ellas incertidumbres determinadas.


TRAZABILIDAD Ninguna medici贸n es completamente exacta. Cualquier tipo de instrumento o equipo, incluso si es usado perfectamente, solo puede registrar una medici贸n con una exactitud y precisi贸n limitadas (Trump). Por ello, toda medida tiene un grado de incertidumbre, que indica la calidad del resultado. La trazabilidad ayuda a determinar el grado de incertidumbre de una medici贸n.


TRAZABILIDAD Elementos que conforman la trazabilidad


TRAZABILIDAD (componentes) 1.- Una cadena ininterrumpida de comparaciones La cadena ininterrumpida de comparaciones se relaciona con un patrón adecuado a las mediciones que efectúa la organización, normalmente un patrón nacional o internacional.


Se calibra con

Se calibra con

Patrón primario (Láseres estabilizados)

Bloques Patrón Ref. (Laboratorios INM) Se calibra con

Bloques Patrón Ref. (Laboratorios acreditados) Instrumentos de Medición (usuarios)

Definición actual de metro

Se materializa en:

Cadena de Trazabilidad Longitud


TRAZABILIDAD (componentes) 2.- La incertidumbre de la medición La incertidumbre de la medición para cada paso de la cadena de trazabilidad es transferible y debe ser calculada de acuerdo al método establecido previamente.


TRAZABILIDAD (componentes) 3.- La documentación Cada paso de la cadena de trazabilidad se realiza según procedimientos de calibración reconocidos y documentados, incluyéndose la declaración de los resultados Carta de trazabilidad.


TRAZABILIDAD (componentes) 4.- La competencia técnica Los laboratorios que realizan uno o más pasos en la cadena son competentes y son capaces de proporcionar evidencia de su competencia técnica. Por ejemplo, demostrando que están acreditados o que operan, como mínimo, en conformidad con los requisitos técnicos establecidos en la norma ISO/IEC 17025:2005.


TRAZABILIDAD (componentes) 5.- La referencia a las unidades del SI La cadena de comparaciones finaliza en los patrones primarios que realizan las unidades del SI.


TRAZABILIDAD (componentes) 6.- La frecuencia de calibraciรณn Las calibraciones son repetidas a intervalos apropiados. La medida de estos intervalos depende de varias variables como: la incertidumbre requerida, la frecuencia de uso de los equipos, la forma en que ellos se utilizan, la estabilidad de los mismos, entre otros factores. Los intervalos para las calibraciones son establecidos por el propio usuario del equipo a no ser que existan regulaciones de carรกcter legal que lo impidan.


CARTA DE TRAZABILIDAD Una carta de trazabilidad de un resultado de medición específico o del valor de un patrón es un diagrama que muestra los elementos que constituyen la cadena de trazabilidad respectiva, es decir, los sistemas de medición o los patrones y los métodos, las incertidumbres de cada calibración o medición, y la referencia al documento o procedimiento que soporta cada calibración o medición. En caso de que el valor resultante de una medición se derive de la medición de varias magnitudes, indica las cadenas relativas a cada una de esas magnitudes.


CARTA DE TRAZABILIDAD ¿Para qué sirve? Una carta de trazabilidad es una herramienta para visualizar información relevante a la trazabilidad de una medición o calibración de manera resumida. Es útil, por ejemplo, para identificar los elementos de la trazabilidad, analizar la cadena de trazabilidad, y mostrar la coherencia de los valores de las incertidumbres. Se espera que la información mostrada en la carta esté ampliamente respaldada mediante los documentos apropiados.


CARTA DE TRAZABILIDAD Contenido de la carta de trazabilidad De acuerdo con la OIML, en una carta de trazabilidad se debe encontrar o referenciar la siguiente información, para cada uno de los diferentes patrones de referencia. 1) Principio de construcción y ejecución del patrón, 2) Incertidumbre, y relación de exactitud entre un nivel y otro, 3) Alcance y tipo de medición, 4) Métodos de referencia y dispositivos de transferencia, 5) Estabilidad del patrón y reproducibilidad de las mediciones, 6) Periodo de re-calibración, 7) Mecanismos para la conservación del patrón.


CARTA DE TRAZABILIDAD Contenido de la carta de trazabilidad a) Referencia al mensurando y al organismo emisor de la carta  el nombre del laboratorio emisor de la carta de trazabilidad y la organización a la que pertenece, en su caso.  el mensurando objeto de la carta de trazabilidad, por ejemplo, volumen de pipeta volumétrica.  La información anterior constituye el encabezado de la carta de trazabilidad. Si se considera pertinente puede agregarse también en el encabezado,  el nombre o identificación del método de medición o calibración que usa el laboratorio emisor de la carta de trazabilidad para obtener el resultado de la medición objeto de la carta, por ejemplo, método gravimétrico.


CARTA DE TRAZABILIDAD Contenido de la carta de trazabilidad b) Referencia a los patrones  Identificación del patrón, por ejemplo, pesas de clase E1.  El valor o el intervalo de valores numéricos asignados al patrón con sus respectivas unidades, por ejemplo, valores 1 mg a 1 kg.  La incertidumbre de estos valores, por ejemplo 0,002 mg a 0,5 mg. La información anterior sobre cada patrón se encierra en un rectángulo. Adicionalmente, se muestra:  Una identificación del certificado o informe de calibración o medición que soporta la trazabilidad de dicho patrón. Debe indicarse el número de certificado o informe, y el nombre del organismo emisor del mismo. El patrón que constituye el origen de la trazabilidad de la medición o calibración realizada por el laboratorio emisor de la carta de trazabilidad se presenta mediante un rectángulo con doble línea.


CARTA DE TRAZABILIDAD ¿Cómo se sitúan los elementos de una carta de trazabilidad? Como una representación gráfica de la cadena de trazabilidad, la carta de trazabilidad muestra esquemáticamente todas las calibraciones y mediciones necesarias para relacionar las referencias determinadas con el resultado de la medición o el valor del patrón.


CARTA DE TRAZABILIDAD ¿Cómo se sitúan los elementos de una carta de trazabilidad? La sucesión de patrones, que alternan con los respectivos métodos o procedimiento de medición, se ordenan en forma vertical. En la parte superior se sitúa el patrón del cual se obtiene la trazabilidad, indicado por un rectángulo con doble línea. Debajo se presenta el método o procedimiento de calibración o medición mediante el cual se establece el valor del siguiente patrón, cuya información a su vez se sitúa debajo a continuación, y así sucesivamente se sitúan alternadamente los patrones y los métodos o procedimientos hasta llegar al valor del mensurando de interés y objeto de la carta de trazabilidad.


CARTA DE TRAZABILIDAD ¿Cómo se sitúan los elementos de una carta de trazabilidad? Cada patrón y cada método (o procedimiento) consecutivo en la carta de trazabilidad se unen mediante una flecha en el sentido de la diseminación del valor del patrón del cual se obtiene la trazabilidad, con el fin de indicar la cadena ininterrumpida de comparaciones. Al lado de la flecha que incide sobre un patrón, se indica la identificación del certificado o informe de calibración o medición que soporta la trazabilidad de dicho patrón.


CARTA DE TRAZABILIDAD ¿Cómo se sitúan los elementos de una carta de trazabilidad? Si el método (o procedimiento) que se aplica para determinar el valor de un patrón sólo requiere una referencia breve, los dos patrones consecutivos se unen por una flecha y a un lado de ésta se anota la referencia al método o procedimiento. Adicionalmente, se indica la identificación del certificado o informe que soporta el valor del patrón.


CARTA DE TRAZABILIDAD ¿Cómo se sitúan los elementos de una carta de trazabilidad? Cuando se cuenta con información sobre la trazabilidad provista por un organismo externo al laboratorio emisor de la carta - puede ser un laboratorio distinto al que emite la carta de trazabilidad, pero que es parte del mismo organismo, se traza una línea horizontal punteada que separa los elementos de la cadena de trazabilidad que son responsabilidad del laboratorio emisor de la carta de aquéllos que son responsabilidad externa a tal laboratorio. Las zonas delimitadas por la línea horizontal se identifican con las leyendas TRAZABILIDAD EXTERNA y TRAZABILIDAD INTERNA según corresponda.


CARTA DE TRAZABILIDAD


CARTA DE TRAZABILIDAD


INCERTIDUMBRE 2.26 (3.9) Incertidumbre de Medición, f. Incertidumbre, f. Parámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza. NOTA 1. La incertidumbre de medición incluye componentes procedentes de efectos sistemáticos, tales como componentes asociadas a correcciones y a valores asignados a patrones, así como la incertidumbre debida a la definición. Algunas veces no se corrigen los efectos sistemáticos estimados y en su lugar se tratan como componentes de incertidumbre. NOTA 2. El parámetro puede ser, por ejemplo, una desviación estándar, en cuyo caso se denomina incertidumbre estándar de medición (o un múltiplo de ella), o una semiamplitud con una probabilidad de cobertura determinada.


INCERTIDUMBRE NOTA 3. En general, la incertidumbre de medición incluye numerosas componentes. Algunas pueden calcularse mediante una evaluación tipo A de la incertidumbre de medición, a partir de la distribución estadística de los valores que proceden de las series de mediciones y pueden caracterizarse por desviaciones estándares. Las otras componentes, que pueden calcularse mediante una evaluación tipo B de la incertidumbre de medición, pueden caracterizarse también por desviaciones estándares evaluadas a partir de funciones de densidad de probabilidad basadas en la experiencia u otra información. NOTA 4. En general, para una información dada, se sobrentiende que la incertidumbre de medición está asociada a un valor determinado atribuido al mensurando. Por tanto, una modificación de este valor supone una modificación de la incertidumbre asociada.


INCERTIDUMBRE 2.28 Evaluación Tipo A de la Incertidumbre de Medición, f. Evaluación Tipo A, f. Evaluación de una componente de la incertidumbre de medición mediante un análisis estadístico de los valores medidos obtenidos bajo condiciones de medición definidas. NOTA 1. Para varios tipos de condiciones de medición, véase condición de repetibilidad, condición de precisión intermedia y condición de reproducibilidad.


INCERTIDUMBRE 2.29 Evaluación Tipo B de la Incertidumbre de Medición, f. Evaluación Tipo B, f. Evaluación de una componente de la incertidumbre de medición de manera distinta a una evaluación tipo A de la incertidumbre de medición . Ej.: Evaluación basada en informaciones  asociadas a valores publicados y reconocidos;  asociadas al valor de un material de referencia certificado;  obtenidas a partir de un certificado de calibración;  relativas a la deriva;  obtenidas a partir de la clase de exactitud de un IM verificado;  obtenidas a partir de los limites procedentes de la experiencia personal.


INCERTIDUMBRE La Incertidumbre es una medida cuantitativa de la calidad del resultado de mediciรณn, que permite que los resultados de medida sean comparados con otros resultados, referencias, especificaciones o normas.


INCERTIDUMBRE Se denomina incertidumbre típica de una cierta variable a la desviación típica asociada a la misma, es decir, la incertidumbre típica es la incertidumbre correspondiente a una desviación típica. La evaluación de la incertidumbre típica de las magnitudes de entrada se efectúa mediante  Evaluación tipo A.  Evaluación tipo B


INCERTIDUMBRE Evaluación Tipo A  Carácter objetivo.  Análisis estadístico.  Calculada a partir de la varianza s2 de n observaciones. Evaluación Tipo B  Carácter subjetivo.  Función de probabilidad asumida.  Varianza u2 evaluada a priori.


INCERTIDUMBRE Evaluación Tipo A Se utiliza cuando se han realizado n observaciones independientes de una de las magnitudes de entrada, bajo las mismas condiciones de medida. Evaluación Tipo B  Cuando no se tienen observaciones repetidas.  Cuando su valor se establece o se calcula con base en toda la información disponible.


EvaluaciĂłn Tipo A Variable aleatoria X

El mejor estimador del valor verdadero de X es la media muestral de las observaciones xi

El mejor estimador de la desviaciĂłn tĂ­pica poblacional es la desviaciĂłn tĂ­pica muestral

El mejor estimador de la desviaciĂłn tĂ­pica muestral de la media es

n observaciones independientes xi, obtenidas en condiciones de repetibilidad 1 đ?‘Ľ= đ?‘›

� �� =

� ��

đ?‘›

đ?‘Ľđ?‘– đ?‘–=1

1 ∗ đ?‘›âˆ’1

đ?‘›

(đ?‘Ľđ?‘– − đ?‘Ľ )2 đ?‘–=1

�(�� ) =� � = �


Evaluación Tipo A � ��

�(�� ) =� � = �

ďƒ˜ n debe tener un tamaĂąo adecuado: grados de libertad đ?œ? = đ?‘› − 1 ďƒ˜ Es una informaciĂłn importante para estimar la fiabilidad de la evaluaciĂłn de dicha desviaciĂłn tĂ­pica y debe tenerse en cuenta que siempre deberĂ­a ser n ≼ 10 ďƒ˜ Si n < 5 una soluciĂłn es usar la distribuciĂłn tStudent

đ?‘˘ đ?‘Ľđ?‘– = đ?‘Ąđ?‘? đ?œ?

�(�� ) �

=

đ?œ? đ?‘†(đ?‘Ľđ?‘– ) = đ?œ?−2 đ?‘›

đ?‘›âˆ’1 đ?‘†(đ?‘Ľđ?‘– ) đ?‘›âˆ’3 đ?‘›


EvaluaciĂłn Tipo A A continuaciĂłn se muestran los resultados de un ensayo de dureza Rockwell (5 identaciones): 45,4; 45,5; 45,4; 45,3; 45,5 HRC. 1 đ?‘Ľ= đ?‘›

đ?‘›

đ?‘Ľđ?‘– = 45,42 đ??ťđ?‘…đ??ś đ?‘–=1

� �� =

� ��

đ?‘› đ?‘–=1

đ?‘Ľđ?‘– − đ?‘Ľ đ?‘›âˆ’1

2

= 0,0837 đ??ťđ?‘…đ??ś

đ?‘†(đ?‘Ľđ?‘– ) = = 0,0374 đ??ťđ?‘…đ??ś đ?‘›


EvaluaciĂłn Tipo A A continuaciĂłn se muestran los resultados de un ensayo de dureza Rockwell (5 identaciones): 45,4; 45,5; 45,4; 45,3; 45,5 HRC. 1 đ?‘Ľ= đ?‘›

đ?‘›

đ?‘Ľđ?‘– = 45,42 đ??ťđ?‘…đ??ś đ?‘–=1

� �� =

� �� =

đ?‘› đ?‘–=1

đ?‘Ľđ?‘– − đ?‘Ľ đ?‘›âˆ’1

2

= 0,0837 đ??ťđ?‘…đ??ś

đ?‘› − 1 đ?‘†(đ?‘Ľđ?‘– ) ∗ = đ?‘›âˆ’3 đ?‘›

5 − 1 0,0837 ∗ = 0,0529 đ??ťđ?‘…đ??ś 5−3 5


Evaluación Tipo A No se puede dar una recomendación general para el número ideal de repeticiones n, ya que éste depende de las condiciones y exigencias (meta para la incertidumbre) de cada medición especifica. Hay que considerar que:  Aumentar el número de repeticiones resulta en una reducción de la incertidumbre por repetibilidad, la cual es proporcional a 1/√n.  Un número grande de repeticiones aumenta el tiempo de medición, que puede ser contraproducente, si las condiciones ambientales u otras magnitudes de entrada no se mantienen constantes en este tiempo.  Es pocos casos se recomienda o se requiere un n mayor de 10. Por ejemplo, cuando se caracterizan instrumentos o patrones, o se hacen mediciones o calibraciones de alta exactitud.  Para determinar el impacto que tiene n en la incertidumbre expandida puede estimarse su influencia en el numero de grados efectivos de libertad, de ser aplicable este concepto.


Evaluación Tipo B Se usan fuentes externas de información u obtenidas por experiencia, por ejemplo:  Certificados de calibración u otros tipos de Certificados  Manuales de los instrumentos  Experiencia en el uso de los instrumentos  Conocimiento sobre el sistema de medición


Evaluación Tipo B EN RESUMEN La distribución rectangular es una descripción razonable en términos de probabilidad del conocimiento que se tenga sobre la magnitud de entrada Xi cuando no existe ninguna otra información más que sus límites de variabilidad. Pero si se sabe que los valores de la magnitud en cuestión próximos al centro del intervalo de variabilidad son más probables que los valores próximos a los extremos, un modelo más adecuado sería una distribución triangular o normal. Cuando los valores cercanos a los extremos son más probables que los valores cercanos al centro, es más apropiada una distribución tipo U.


Fuentes de Incertidumbre En la práctica existen muchas posibles fuentes de incertidumbre en una medición, entre ellas:  Definición incompleta del mensurando.  Realización imperfecta de la definición del mensurando.  Muestra no representativa del mensurando.  Conocimiento inadecuado de los efectos de las condiciones ambientales sobre la medición, o medición imperfecta de dichas condiciones ambientales.  Lectura sesgada de instrumentos analógicos por parte del operador.


Fuentes de Incertidumbre  Resolución del instrumento de medida.  Valores inexactos de los patrones de medida y/o de los materiales de referencia.  Valores inexactos de constantes y otros parámetros obtenidos de fuentes externas y utilizados en el algoritmo de tratamiento de datos.  Aproximaciones y suposiciones establecidas en el método y procedimiento de medición.  Variaciones en la repetición de las observaciones del mensurando bajo condiciones aparentemente idénticas.


GRACIAS!!!


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