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Metrología Básica, Confimación metrológica, Determinación Intervalos de calibración.

Claudia Guillén Noviembre 2017

Metrología básica

En la época antigua Cuando es posible sembrar?

Cuál es el valor comercial de los granos?

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Metrología básica

Cómo?

Cuál era el patrón? El propio cuerpo (el

poder de sus reyes Las divinidades (la

fuerza)

Metrología básica

Qué características debe tener un patrón

de medida? ?

Inalterable (tiempo, personas

Ser universal (utilizado, reconocido

Reproducible

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Metrología básica

Patrón en mármol

Patrón en madera

Brazo del faraón

Cada luna llena

Regularidad de medidas

Metrología básica

Medir

Comercializar

Cosechar

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Metrología básica

Cuchuc tupu

Distancia entre el codo y los

extremos de la mano

En la época antigua-América

Metrología básica

Cúbito Hebreos,

Babilonios Griegos

Romanos

Medidas antropométricas

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Metrología básica

La posición con los brazos en cruz y los pies juntos se ve inscrita en el cuadrado sobreimpreso. La posición superior de

los brazos y las dos piernas abiertas se ve inscrita en el círculo sobreimpreso. Esto ilustra el principio de que en el cambio

entre las dos posiciones, el centro aparente de la figura parece moverse,

pero en realidad el ombligo de la figura, que es el centro de masas verdadero,

permanece inmóvil.

El hombre de Vitruvio-1490

Metrología básica

Calibre pie de rey

Palma-dedo-pulgada

1 milla-mil pasos

En la época medieval

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Metrología básica

La academia francesa de las

ciencias

En la revolución francesa-

1791

“El metro”

Metrología básica

Régimen político y administrativo y

reforma de los 30 pueblos de las

misiones (30-dic-1810)

En Suramérica

Artículo 14

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Metrología básica

En Colombia

Metrología Legal-1905 Sistema decimal Fránces- Ley 33

1920 resolución N° 5 del Concejo Municipal Santa Fé de Bogotá instrumentos de medición y pesas

marcados con sello de verificación autoridad competente

Ley 155 de 1959 autoriza al Gobierno nacional para dictar normas sobre pesas y medidas, con

miras a defender el interés de los consumidores y los productores de materias primas.

Decretos No. 1731 de 1967 y 3464 de 1980, se hace obligatoria el uso

del SI

Metrología básica

Tratado de la convención del

metro

1875

Para asegurar la unificación internacional y el perfeccionamiento del

sistema métrico

18 países

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Metrología básica

Conferencia general de pesos y

medidas

Supervisa actividades BIPM

Cada cuatro años

Metrología básica

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Metrología básica

Sistema Internacional de

Unidades

1960

Video- Sistema Internacional de Unidades

Metrología básica

Sistema internacional de

unidades

dialecto

Qué es medir?

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Metrología básica

Sistema Internacional de

Unidades

dialecto

Qué hace un metrólogo?

Metrología básica

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Metrología básica

Qué busca la

metrología

Valores Magnitudes

Unidades Patrones

Metrología básica

Magnitud

Atributos de un cuerpo o

sustancia que se puede distinguir

de manera cualitativa y

determinarse de manera

cuantitativa

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Metrología básica

Unidades

Lord Kelvin-sólo se conoce algo cuando se mide

Es la que permite que distintos valores mensurables puedan compararse con

una referencia, se determinan y expresan por convención (nombres y

simbolos)

Metrología básica

Patrón

Unidad para comparar

Representación de una unidad de medida-deberían ser inmutable

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Metrología básica

Patrón

Metrología básica

Definiciones del metro

1791 (tierra) 1889 (barra platino-iridio), 1983 (distancia de la luz)

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Metrología básica

Metro

Novedoso

Inmutable

Para todos Por

triangulación Y cálculo

trigonométrico

Metrología básica

Masa

Fuerza

Inercia IPK

Masa es proporcional al peso gravitacional Peso= $pesos

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Metrología básica

Organizaciones metrológicas regionales

Metrología básica

Sistema Interamericano de metrología

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Metrología básica

Metrología básica

Para qué medir?

Paìses industrializados el costo es de +1% del PIB y tiene un retorno entre el 2% y el 7%

Impacto económico

Monorista hasta mayorista (regulación, unificación de las unidades de medida y

la exactitud de las mismas) Competitividad y ética de las transacciones (ARM- a nivel de INM y de los laboratorios

disminuyen barreras técnicas)

Impacto sobre la salud

La metrología garantiza medidas fiables y exactas en sus instrumentos de medida

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Metrología básica

Para qué medir?

Impacto sobre la seguridad

Manómetros para los automóviles Niveles de ruido, temperaturas

Instrumentos con exactos y con trazabilidad adecuada para aplicar la ley

Impacto sobre el medio ambiente

Impacto sobre la industria

Patrones y medidas cada vez más precisos Es esencial para la investigación científica

Promueve la calidad, el desarrollo de productos y la competitividad

Controlar, regular, automatizar y supervisar procesos Verificar tolerancias de fabricación y operatividad funcional de los equipos-aseguramiento de calida

Opacímetros, sonómetros,

Metrología básica

Vocabulario Internacional de metrología VIM

MAGNITUDES Y UNIDADES

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Metrología básica

MAGNITUD DE BASE (1.4) 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

MAGNITUD (1.1) Propiedad de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que puede expresarse cuantitativamente mediante un número y una

referencia

MAGNITUD DERIVADA (1.5) Magnitud, dentro de un sistema de magnitudes, definida en función de las magnitudes de base de ese

sistema


Metrología básica

UNIDAD DE MEDIDA(1.9) 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 número

UNIDAD DE BASE (1.10) Unidad de medida adoptada por convenio para una magnitud de base

UNIDAD DERIVADA (1.11) Unidad de medida para una magnitud derivada


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Metrología básica

SISTEMA DE UNIDADES (1.13) Conjunto de unidades base y unidades derivadas, múltiplos y submúltiplos definidos conforme a reglas dadas

para un sistema de magnitudes dados.


UNIDAD FUERA DEL SISTEMA(1.15) Unidad de medida que no pertenece a un sistema de unidades

dado.

Metrología básica

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES-SI (1.16) Sistema de unidades basado en el sistema

internacional de magnitudes, con nombres y símbolos de unidades y con una serie de prefijos con sus

nombres y símbolos, así como reglas para su utilización, adoptado por la Conferencia General de

Pesos y Medidas (CGPM)


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Metrología básica


Metrología básica


MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

Longitud

metro

m

Masa

kilogramo

kg

kg

Tiempo

Tiempo Segundo

segundo s

Corriente eléctrica

Corriente eléctrica ampere

Ampere A

Temperatura termodinámica

kelvin

K

Intensidad luminosa

candela

cd

Cantidad de sustancia

mol

mol

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Metrología básica


Unidades que NO

son del SI Pero que

se conservan

para utilizarse

con el mismo

Metrología básica


Unidades que NO

son del SI Pero

pueden utilizarse temporal

mente

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Metrología básica


Unidades que NO

son del SI Y no

deben utilizarse

en conjunto con el SI

Metrología básica

Reglas para el uso del Sistema Internacional de Unidades

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Metrología básica


Metrología básica


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Metrología básica


Metrología básica


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Metrología básica

TALLER No. 1

Metrología básica

VALOR DE UNA MAGNITUD(1.19) Conjunto formado por un número y una referencia que constituye la

expresión cuantitativa de una magnitud

FACTOR DE CONVERSION ENTRE UNIDADES (1.24) Relación entre dos unidades de medida

correspondientes a magnitudes de la misma naturaleza


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Metrología básica

ESCALA DE VALORES (1.27) Conjunto ordenado de valores de magnitudes de una determinada

naturaleza, utilizado para clasificar magnitudes de esta naturaleza en orden creciente o decreciente

según sus valores cuantitativos


Metrología básica


MEDICIONES

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Metrología básica

Tipos de metrología Metrología científica

Investiga métodos y procedimientos para medir y

mejorar mediciones

Metrología industrial

Aplica en sus procesos productivos las técnicas de

medición

Metrología legal

Protege al consumirdor y establece reglas para la relación

industria-comercio

Cuál es el interés de cada una y los recursos que emplea?

Metrología básica

Medición (2.1) Proceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que pueden atribuírse razonablemente a una

magnitud

Dónde se utilizan estos términos en la norma de competencia de laboratorio y como se reflejan en

evidencias?

MEDICIONES

Metrología (2.2) Ciencia de la medición y sus aplicaciones

Mensurando (2.3) Magnitud que se desea medir.

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Metrología básica

Principio de medida (2.4) Fenómeno que sirve como base de una medición. (libros)


evidencias?

MEDICIONES

Método de medición (2.5) Descripción genérica de la secuencia lógica de operaciones utilizadas en una medición. (normas)

Procedimiento de medida (2.6) Descripción detallada de una medición conforme a uno o más principios de medida y a un

método de medición dado, basado en un modelo de medición y que incluye los cálculos necesarios para obtener un resultado de

medición (medida). (POE)

Metrología básica

Resultados de medición (2.9) Conjunto de valores de una magnitud atribuidos a un mensurando, acompañados de cualquier otra

información relevante disponible

MEDICIONES

Valor medido de una magnitud (2.10) Valor de una magnitud que representa un resultado de medición

Valor verdadero de una magnitud (2.11) Valor de una magnitud compatible con la definición de la magnitud

Valor convencional de una magnitud (2.12) valor asignado a una magnitud mediante un acuerdo para un determinado propósito.

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Metrología básica

Exactitud de medida (2.13) Proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de un mensurando

MEDICIONES

Veracidad de medida (2.14) Proximidad entre la media de un número infinito de valores medidos repetidos y un valor de

referencia

Precisión de medida (2.15) Proximidad entre las indicaciones o los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo

objeto, o de objetos similares, bajo condiciones especificadas.

Metrología básica

Error de medición (2.16) diferencia entre un valor medido de una magnitud y un valor de referencia.

MEDICIONES

Error sistemático de medición (2.17) Componente del error de medición que, en mediciones repetidas permanece constante o

varía de manera predecible.

Error aleatorio de medición (2.19) Componente del error que en mediciones repetidas varía de una manera impredecible.

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Metrología básica

MEDICIONES

El error de medida está compuesto por dos tipos de errores, el aleatorio y el sistemático

Aumentar número de mediciones

Aplicar correcciones (como sumandos o como factores)

Metrología básica

ERRORES EN LA MEDICION

Por equipo de medición-sistemático

Fabricación (deformidades, paralelismo, linealidad)

Uso de instrumentos no calibrados

Instrumento inadeacuado Desgaste

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Metrología básica

Incertidumbre


Operario (aleatorio) o método de medición (sistemático)

Agudeza visual Descuido

Alteraciones emocionales Fuerza ejercida Punto de apoyo

Sujeción Distorición Parallaje

Posición de instrumento

Metrología básica


Condiciones ambientales (sistemático)

Polvo Humedad Temperatura Iluminación Vibración

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Metrología básica

Condición de repetibilidad de una medición (2.20) Condición de medición, dentro de un conjunto de condiciones que incluye el mismo procedimiento de medición, los mismos operadores, el

mismo sistema de medición, las mismas condiciones de operación y el mismo lugar, así como medición repetidas del mismo objeto o de

un objeto similar en un período de corto tiempo.

MEDICIONES

Repetibilidad de medida (2.21) Precisión de medición bajo un conjunto de condiciones de repetibilidad.

Metrología básica

Condición de reproducibilidad de una medición (2.24) Condición de una medición, dentro de un conjunto de condiciones que incluye diferentes lugares, operadores, sistemas de medida y mediciones

repetidas de los mismos objetos u objetos similares.

MEDICIONES

Reproducibilidad de medida (2.25) Precisión de medición bajo un conjunto de condiciones de reproducibilidad.

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Metrología básica

Incertidumbre de medición (2.26) Parámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuídos a un mensurando

a partir de la información que se utiliza.

MEDICIONES

Determinación de fuentes Procedimiento para determinar incertidumbre

Cálculo de la incertidumbre Expresión de la incertidumbre

Metrología básica

MEDICIONES

Cuando se expresa el resultado de la medición, además del

valor estimado del mensurando, es necesario

evaluar y expresar la incertidumbre de la medición como valoración de la calidad del resultado de la medición.

La incertidumbre de la medición es considerada

como una figura de mérito, es decir, un índice de calidad

de la medición que proporciona una base para la

comparación de los resultados de las

mediciones, dando una medida de confiabilidad de

los mismos

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Metrología básica

EL METODO DE MEDICION

Secuencia lógica de operaciones basado en un principio de

medición (método de sustitución,

diferencial, etc)

EL PROCEDIMIENTO DE MEDICION

Conjunto de operaciones de

acuerdo con un método determinado, registrándose

detalladamente para ser seguido por un operador

-

EL PRINCIPIO DE

MEDICION

Fundamento científico del método de

medición (efecto termoeléctrico

aplicado a la medición de la temperatura, el

principio del equilibrio hidrostático en las mediciones de

presión)

DONDE COMIENZA LA MEDICION?

Metrología básica

NUEVAMENTE, QUÉ ES LA INCERTIDUMBRE?

Es una forma de expresar el hecho de que, para un mensurando y su resultado de medición dados, no hay un sólo valor, sino un número infinito de valores dispersos alrededor del

resultado, que son consistentes con todas las observaciones, datos y conocimientos que se tengan del mundo físico, y que con distintos grados de credibilidad pueden ser atribuídos

al mensurando

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Metrología básica

Y COMO LLEGAMOS AL REPORTE DE LA INCERTIDUMBRE?

Método bottom up:

Método componente por componente El analista descompone todas las

operaciones analíticas en actividades primarias

Combinan o agrupan actividades comunes Se hace una estimación de su contribución

al valor combinado de incertidumbre del proceso de medición

Exige: conocimiento exacto del proceso

Ventajas: clara compresión de las actividades para ser asignadas como puntos de control para

reducir o dirigir la incertidumbre

Directrices sobre la estimación de los resultados CAC-GL 59-20056

Método top down:

Está basado en la validación del método

Datos de precisión a largo plazo derivados de muestras de control

Resultados de ensayos de aptitud Datos bibliográficos publicados y/o ensayos de colaboración entre

laboratorios

Exige: tiempo y seguimiento a largo plazo Ventajas: Refinación de los datos de incertidumbre con sentido holístico

Metrología básica

PROCESO ESQUEMATICO DE ESTIMACION DE INCERTIDUMBRE

Paso 1: Especificación del mensurando

Establecer el modelo físico-identificar las magnitudes de

entrada Xi Establecer el modelo

matemático

Paso 2: Identificación de las fuentes de

incertidumbre

Paso 3: Simplificar por agrupamiento las fuentes cubiertas por los

datos existentes Asignar una función de

distribución a cada fuente Convertir las componentes a desviaciones estándar U(Xi)

Estimar las correlaciones

Paso 4: Calcular la incertidumbre estándar combinada Uc(y) Revisar y si es necesario reevaluar las mayores

componentes de incertidumbres

Calcular la incertidumbre expandida U(y)

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Metrología básica

La información necesaria para reportar el resultado de una medición depende del uso deseado. Los principios para suministrar la información son los siguientes:

Cuando los detalles de la medición dependen de referencias a documentaciones publicadas, es imperativo que estén

actualizadas y consistentes con los métodos de uso

Información requerida: Una descripción de los métodos utilizados

para calcular el resultado de la medición y su incertidumbre desde observaciones

experimentales y datos de entrada Los valores y fuentes de todas las

correcciones y constantes utilizadas en los cálculos y los análisis de las incertidumbres Una lista de todas las componentes de

incertidumbre con la documentación completa de cómo cada componente fue

evaluada

La información presentada sea suficiente para permitir que el resultado sea reevaluado si es necesario o están

disponibles nuevos datos

CÓMO INFORMAR LA INCERTIDUMBRE?

Metrología básica

Calibración (2.39) Operaciones que bajo condiciones especificadas establece en una primera etapa, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida y las correspondientes indicaciones de sus incertidumbres asociadas y en una segunda etapa,

utiliza esta información para establecer una relación que permita obtener un resultado de medida a partir

de una indicación.

MEDICIONES

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Metrología básica

Trazabilidad metrológica (2.41) propiedad de un resultado de medición por el cual el resultado puede relacionarse con una

referencia mediante una cadena initerrumpida y documentada de calibraciones, cada una contribuye a la incertidumbre de medida.


evidencias?

MEDICIONES

Cadena de trazabilidad metrológica (2.42) Sucesión de patrones y calibraciones que relacionan un resultado de medición con una

referencia.

Metrología básica

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Metrología básica

Verificación (2.44) Suministro de evidencia objetiva de que un elemento satisfacen los requisitos especificados.


evidencias?

MEDICIONES

Validación (2.45) Verificación de que los requisitos especificados son adecuados para uso previsto.

Metrología básica


DISPOSITIVOS DE MEDICION

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Metrología básica

DISPOSITIVOS DE MEDICION

Instrumento de medición 3.1

Sistema de medición 3.2 Medida materializada

3.6 Sensor 3.8 Detector 3.9

Metrología básica


PROPIEDADES DE LOS DISPOSITIVOS DE

MEDICION

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Metrología básica

PROPIEDADES DE LOS DISPOSITIVOS DE MEDICION

Indicación 4.1 Valor nominal 4.6

Intervalo de medida 4.7 Resolución 4.14

Límite de deteción 4.18 Clase de exactitud 4.25

Metrología básica

NTC ISO/IEC 17025:2005

5.61

Se debe calibrar todo equipo empleado para

ensayos y/o calibraciones

incluyendo equipo para mediciones secundarias

que tengan efecto significativo sobre la

exactitud o Valdez del resultado del ensayo,

calibración o muestreo

Cada cuanto?

La periodicidad es responsabilidad del usuario

-

Pruebas de control o

chequeo

Mantenimiento

Calibración en laboratorio

Calibración en sitio

Calibración interna

QUÉ EQUIPOS CALIBRAR?

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Metrología básica

CONFIRMACION METROLÓGICA?

La confirmación metrológica busca asegurar que se:

Demuestre, Controle,

Mantenga y documente la adecuación de los equipos e instrumentos de

medición para el uso previsto.

Se contemplan actividades de mantenimiento, ajuste, verificación, calificación y calibración de

acuerdo a los requisitos metrológicos del equipo e instrumento de medición y se tienen

consideraciones tales como rango, resolución, errores permitidos y capacidad de medición y calibración (CMC).

OPERACIONES DE CONFIRMACION

METROLOGICA-OCM

Conjunto de operaciones necesarias para asegurar que los equipos e instrumentos de

medición cumplen los requisitos y especificaciones técnicas para el uso previsto.

Confirmación metrológica

MANTENIMIENTO VERIFICACION CALIBRACION CALIFICACION

OPERACIONES DE CONFIRMACION METROLOGICA

Preventivo Predictivo Correctivo

Inmediata Intermedia

Diseño Instalación

Operacional Desempeño

Revisión y/o reparación del equipo para

disponerlo dentro de especificaciones

técnicas

Proceso total de aseguramiento de que un equipo es apropiado para su propósito establecido y que se

desempeña de acuerdo con especificaciones

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Plan de Confirmación metrológica

Confirmación metrológica

Identificación del equipo

Características metrológicas del

equipo

Definición de criticidad y nivel

de riesgo del equipo

Programación de operaciones de confirmación metrológicas

Ejecución y seguimiento de operaciones de confirmación metrológica

Proveedor interno o externo

Trazabilidad al SI Requisitos

metrológicos

Metrología básica

Intervalos confirmación metrológica

Procedimientos documentados

Revisarse y ajustarse de acuerdo con cumplimiento continuo requisitos metrológicos

Equipo reparado, ajustado o modificado

Revisión de intervalo OIML D10

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Metrología básica

Intervalos confirmación metrológica

Recomendaciones del fabricante

Especificaciones del equipo o instrumento

Tendencias obtenidas del

registro de calibración

Tipos de aplicación o uso

dentro del proceso

Condiciones de operación Exactitud requerida

Condiciones ambientales

Extensión y severidad del uso

Análisis estadístico del comportamiento de los datos presentados por

el equipo

Intervalos confirmación metrológica Ajuste automático o en escalera

tiempo calendario) Cada vez que un instrumento es calibrado el intervalo de calibración es extendido si

está dentro de tolerancia o reducido si está fuera de él.

Cartas de control (tiempo calendario) Puntos significativos de calibración son

escogidos y los resultados graficados con respecto al tiempo.En estas gráficas se

calcula la deriva, estabilidad y el intervalo de calibración adecuado.

Tiempo en uso El intervalo de calibración se expresa en horas de uso en lugar de meses calendario. El costo de calibración es

proporcional al tiempo que se utiliza el equipo

Caja negra Parámetros críticos de instrumentos complejos

son verificados frecuentemente contra un patrón de verificación portátil o “caja negra”. Si

el instrumento es encontrado fuera de tolerancia entonces se realiza una calibración

completa

MÉTODOS

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Metrología básica


PATRONES DE MEDIDA

Metrología básica

PATRONES DE MEDIDA

Patrón de medida 5.1 Patrón viajero de medida 5.8 Conservación de un patrón de

medida 5.11 Dato de referencia 5.16 Valor de referencia de una

magnitud 5.18

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Metrología básica

INFORMES DE ENSAYO/CERTIFICADOS DE CALIBRACION

Referencia al plan y procedimientos de muestreo

Los resultados de los ensayos o las calibraciones con sus unidades de medida

cuando corresponda Desviaciones o exclusiones del método

Metrología básica

CÓMO USAR LOS CERTIFICADOS DE CALIBRACION

Como factor en la medición? Correcciones: Usar la información del error

de medición de las lecturas del instrumento en relación al patrón, para corregirlas y

asegurar su trazabilidad con una incertidumbre apropiada

Incertidumbre: El usuario debe estimar la incertidumbre de su medición considerando

las contribuciones pertinentes

Como evidencia? Calibración: Garantía del equipo, garantía

cumplimiento de exactitud y confiabilidad Trazabilidad: Se traslada a las mediciones de

los usuarios asociada a la respectiva incertidumbre

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BIBLIOGRAFIA

-ISO/IEC 17025:2005 Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración -ISO 9000:2005 Sistemas de Gestión de la calidad-Fundamentos y Vocabulario -Vocabulario Internacional de Metrología VIM:2008-Conceptos fundamentales y generales, y términos asociados - Directrices sobre la estimación de los resultados CAC-GL 59-20056 -Introducción a la metrología-curso académico 2011-12-Rafael Muñoz Bueno Laboratorio de metrología y Metrotecnia LMM-ETSII-UPM -www.lacomet.go.cr

Gracias

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