Introducción a la Metrologia y Calidad

INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA Y CALIDAD

M.C. e Ing. José Luciano Saucedo Silva DIC-2012

OBJETIVO

CONOCER:

LOS CONCEPTOS BÁSICOS DE

METROLOGÍA Y CALIDAD

INTRODUCCIÓN

“ CUANDO PUEDES MEDIR AQUELLO DE QUE ESTAS

HABLANDO Y EXPRESARLO EN NÚMEROS ENTONCES CONOCES ALGO DE ELLO, PERO SI NO PUEDES EXPRESARLO EN NÚMEROS, TU CONOCIMIENTO ES SUPERFICIAL E INSATISFACTORIO”

LORD KELVIN

HISTORIA DE LA METROLOGÍA

En la mayoría de las primeras civilizaciones las necesidades económicas para realizar mediciones cuantitativas tales como:

• Áreas de tierra

• Cantidades de comida, agua y materiales

así como para establecer escalas de tiempo y calendarios confiables, condujeron en una primera fase a la introducción de sistemas de conteo , expresión de números y sistemas de medición para una gran variedad de propósitos.

EGIPCIOS

Los primeros sistemas de medición egipcios, principalmente de área, longitud y volúmen, ya usaban un sistema decimal de conteo, con múltiplos de 10.

Su unidad de longitud básica fue el “meh” o cubit; el “khet” es igual a 100 cubit.

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SUMERIOS Y BABILONIOS

Los sumerios y babilonios usaron un sistema sexagesimal, que en realidad tenía muchas ventajas debido a la facilidad para dividir los números 60 entre 2, 3, 4, 5, 10, 12, etc

El alto nivel de astronomía y el avanzado estado de medición de tiempo en estas primeras culturas mesopotámicas tuvieron influencia en desarrollos posteriores de la ciencia. Características de este sistema sexagesimal se establecieron en las civilizaciones de occidente, aún dividimos 1 hora en 60 minutos y 1 minuto en 60 segundos.

Estas unidades son tan universalmente usadas que han tenido que mantenerse con el uso del presente Sistema Internacional de Unidades.

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SÍMBOLOS ARÁBIGOS

En el primer siglo D.C. se introdujeron en la India unos símbolos que dieron origen a lo que hoy se conoce como números arábigos. Los escritos más antiguos que usaban una real notación decimal y posicional con las figuras Hindús datan alrededor del año 600 D.C.

El cero al parecer se usó unos cientos de años después.

NÚMEROS ROMANOS

La introducción de estas figuras en Europa Occidental dio lugar a dificultades considerables. En realidad Europa heredó de Roma las figuras “romanas” con su notación juxtaposicional compleja y el uso del ábaco para los cálculos numéricos. Las figuras Hindú-arábigas con la notación posicional para los números 1 al 9 y el signo del cero, se hicieron conocidas a través de los libros del autor árabe

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Al-Khawariz-mi, que se tradujeron al latín en el siglo XII. La práctica inicial en Europa para establecer los estatutos cuantitativos en el campo de las pesas y medidas fue heredado de los Romanos.

Basadas en las unidades básicas de longitud y peso.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES.

En 1742 un grupo de científicos hicieron una cuidadosa comparación entre las llamadas “Paris measures” y aquellas usadas en Inglaterra en ese tiempo, con el resultado de que el “pied” francés y la “livre” se encontraron más grandes que los “foot” y la “pound” inglesas por 6 a 8 por ciento, respectivamente. Los científicos empezaron a buscar una unidad universal apropiada -sin obligación para ninguna nacionalidad- en la cual un sistema de mediciones, idénticas en todos los paises, podrían estar basadas. 29/12/2012 Rev 3


La Asamblea General adoptó en 1791 el principio de un sistema de pesas y medidas fundado completamente en la unidad básica de longitud, el “metre”, igual a un diezmillonésimo de la longitud del cuadrante del meridiano de la tierra.

Las unidades de área y de capacidad serían múltiplos y submúltiplos del metro cuadrado y del metro cúbico respectivamente. El sistema tendría que ser completamente decimal, usando prefijos tales como mili(1/1000), centi (1/100), deci (1/10) y deca (10), hecto (100) y kilo (1000) a ser agregados a los nombres de las unidades para indicar múltiplos y submúltiplos. Debido a que su fundación completamente en el metro, este sistema tomó el nombre de “Sisteme Métrique”, el nombre a través del cual el sistema gradualmente se expandiría a todo el mundo.

Desafortunadamente, los gobiernos Inglés y Americano consideraron la propuesta francesa impráctica y decidieron derivar sus unidades básicas de longitud en segundos de péndulo , de tal forma que los franceses tuvieron que perseguir su meta solos.

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Poco después de esta decisión Delambre y Méchanin

midieron el arco del meridiano entre Dunkerque y Barcelona

mientras que Lavoisier y otros hicieron mediciones cuidadosas

del peso ( o masa) de un volumen conocido de agua. Con base

en estas mediciones un patrón final de platino representando el

metro y un kilogramo patrón de platino fueron construidos y

después depositados en junio 22 de 1799 en los “Archives de la

Republique” en París.

Estos dos patrones en realidad serían el punto inicial para el

completo desarrollo del presente Sistema Internacional de

Unidades universalmente aceptado. Ya en 1793 Lavoisier dijo:

“Nunca nada más grande y simple y más coherente en

todas sus partes se ha obtenido en la mano del hombre”

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CALIDAD:

La totalidad de rasgos y características de un producto o servicio

Dirigidos a satisfacer las necesidades establecidas o implícitas

NMX-CC-1 / ISO 8402

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LA RUTA HACIA LA CALIDAD.

planear

verificar

ajustar hacer

ejecutar

M E D I R


Medir bien:

- aumenta la confianza de los clientes.

- permite asegurar la calidad del producto disminuyendo los

costos

de no-calidad.

- apoya objetivamente las decisiones de mejora.

- aumenta la eficiencia en el uso de recursos.

- facilita la comparación en caso de controversia.

- ayuda a mantener el negocio.

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Se empieza a conocer un concepto cuando se cuantifica.

La naturaleza nos impide conocer con certeza absoluta el valor verdadero de una magnitud. Esto es, siempre nos quedamos con incertidumbre.

La incertidumbre se estima, no es una cuantificación determinista.

El resultado de una medición contiene al menos dos números:

el valor considerado como más cercano al verdadero, y

la estimación de la incertidumbre sobre ese valor.

La incertidumbre aumenta con cada comparación.

El nivel de incertidumbre adecuado depende de las necesidades del cliente.

El resultado de una medición depende de todo el sistema.

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REFLEXIONES SOBRE MEDICIÓN


Rev 3

CALIDAD MEDICIÓN

INCERTIDUMBRE

INCERTIDUMBRE

REQUERIDA

INCERTIDUMBRE

ACTUAL

variabilidad

riesgo

instrumento

ambiente

procedimiento

personal

EVALUACIÓN Y MEJORA DEL SISTEMA DE MEDICIÓN

T

R

A

Z

A

B

I

L

I

D

A

D

INCERTIDUMBRE

MAGNITUDES Y UNIDADES

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SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES.

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

corriente eléctrica ampere A

temperatura termodinámica kelvin K

cantidad de substancia mol mol

intensidad luminosa candela cd

longitud metro m

MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO

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kg Masa del prototipo internacional del kilogramo

s Duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación

correspondiente a la transición entre los dos niveles

hiperfinos del átomo de cesio 133.

A Intensidad de una corriente constante que mantenida

entre dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud

infinita, de sección circular despreciable y colocados en

el vacío separados 1 m uno del otro, producirá una fuerza

de 2 x 10-7N/m2 entre estos conductores.

K La fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del

punto triple del agua.

UNIDADES SI . Definiciones UNIDADES SI . Definiciones

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UNIDADES SI . Definiciones

cd intensidad luminosa en una dirección dada de

una fuente de radiación monocromática de

frecuencia 540x1012 Hz y cuya intensidad

energética en esa dirección es de 1/683 W/sr.

mol cantidad de substancia que contiene tantas

entidades elementales como existen en 0.012

kg de C12

m longitud recorrida por la luz en el vacío en un

lapso de 1/299 792 458 s.

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MEDICIONES Y RESULTADOS

MÉTODO

PROCEDIMIENTO

Base científica de

una medición. Secuencia lógica de

operaciones, descritas

de manera genérica,

utilizada en la

ejecución de

mediciones

Conjunto de

operaciones,

descrito

específicamente,

para realizar

mediciones

particulares de

acuerdo a un

método dado.

PRINCIPIO


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mensurando

instrumento de medición

sensor procesador

de señales exhibidor


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¿ Y CUÁNTAS LECTURAS TOMO?


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límites área comprendida en %

- 100

-3s +3s 99.74

-2s +2s 95.44

-s +s 68.26

m

s

DISTRIBUCIÓN NORMAL


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reproducibilidad

repetibilidad


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CARACTERÍSTICAS DE LAS MEDICIONES

REPETIBILIDAD:

Proximidad de concordancia entre los

resultados de mediciones sucesivas del

mismo mensurando, con las mediciones

realizadas con la aplicación de la totalidad de

las siguientes condiciones

-mismo procedimiento de medición,

-mismo observador,

-mismo instrumento,

-mismo lugar,

-mismas condiciones de uso,

-repetición en un periodo corto de tiempo.

REPRODUCIBILIDAD:

Proximidad de concordancia entre los

resultados de mediciones del mismo

mensurando, con las mediciones realizadas

haciendo variar las condiciones de medición

tales como:

-principio de medición,

-método de medición,

-observador,

-instrumento,

-patrón de referencia,

-lugar,

-condiciones de uso,

-tiempo.


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instrumento de medición

MAGNITUD DE INFLUENCIA:

CONDICIONES DE REFERENCIA: Condiciones de uso prescritas para las pruebas de funcionamiento

de un instrumento de medición o para la intercomparación de

resultados de mediciones.

Magnitud que no es el mensurando pero que afecta al resultado de

la medición.

entorno

CARACTERÍSTICAS DE LOS

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

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ALCANCE: Intervalo de la escala obtenida por una posición dada de

los controles de un instrumento de medición.

5 6

7 8 9 10 11

12

INTERVALO: Módulo de la diferencia entre los dos límites del alcance.



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RESOLUCIÓN:

VALOR DE UNA DIVISIÓN DE LA ESCALA:

La mínima diferencia de indicación de un dispositivo

indicador, que puede ser percibida de manera significativa.

Diferencia entre los valores correspondientes a dos marcas

sucesivas de la escala.

5 6

7 8 9 10 11

12



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LINEALIDAD.

ESTABILIDAD:

DERIVA:

Aptitud de un instrumento

para conservar constantes

sus características

metrológicas durante el

transcurso del tiempo.

Variación lenta de una

característica

metrológica de un

instrumento de

medición.



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HISTÉRESIS: Propiedad de un instrumento donde la respuesta a una señal de

entrada depende de la secuencia de las señales de entrada ( o los

valores de las magnitudes de influencia) precedentes.

CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y

MEDICIÓN

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ACLARACIONES CONCEPTUALES

INCERTIDUMBRE:(NMX-Z-055-1995)

Parámetro asociado al resultado de una medición que caracteriza la dispersión de los

valores que podrían razonablemente ser atribuidos al mensurando.

INCERTIDUMBRE DE LA MEDICIÓN: (NMX-CC-0171:1995 IMNC)

Resultado de la evaluación orientada a la caracterización del intervalo dentro del cual se

estima que cae el valor verdadero, generalmente con una determinada probabilidad.

EXACTITUD:

Proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del

mensurando.

¡¡ La exactitud es un concepto CUALITATIVO !!


MEDICIÓN

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ERROR DE MEDICIÓN:

El resultado numérico de una medición menos un valor verdadero del

mensurando.

CORRECCIÓN:

Valor agregado algebráicamente al resultado no corregido de una

medición para compensar un error sistemático.

ERROR MÁXIMO TOLERADO:

Es el límite que tolera una especificación, norma, regulación o el

usuario del instrumento, en función de la utilización última de los

resultados de las mediciones.

ACLARACIONES CONCEPTUALES

RELACIONES CONCEPTUALES

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Y-Y nominal RELACIONES CONCEPTUALES

resultado sin

corregir

corrección

resultado

corregido

(error)

valor nominal Y

incertidumbre

máximo

error

toleradovalor verdadero


MEDICIÓN

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Patrón:

Medida materializada, aparato de medición o sistema de

medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir

una unidad, o uno o varios valores conocidos de una

magnitud, para servir de referencia.

Calibración:

Conjunto de operaciones que establecen bajo condiciones

especificadas, la relación entre los valores indicados por un

aparato o sistema de medición o los valores representados

por una medida materializada y los valores

correspondientes de la magnitud realizada por los patrones.


MEDICIÓN

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CADENA DE TRAZABILIDAD

PATRÓN NACIONAL

PATRÓN DE REFERENCIA

PATRÓN DE TRA BAJO


PATRÓN DE TRABAJO

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

BIPM

PATRONES

NACIONALES

DE OTROS

PAÍSES

CENAM

LABORATORIO

SECUNDARIO

ORGANIZACIÓN

incertidumbre PATRÓN NACIONAL

PATRÓN DE TRABAJO



MEDICIÓN

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Trazabilidad: Propiedad del resultado de una medición o de un patrón, tal que ésta

pueda ser relacionada a referencias determinadas, generalmente patrones

nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de

comparaciones teniendo todas incertidumbres determinadas.

NOTAS

1 El concepto es a menudo expresado por el adjetivo trazable.

2 A la cadena ininterrumpida de comparaciones se le llama cadena de trazabilidad.


MEDICIÓN

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CARTA DE TRAZABILIDAD Masa de 1 kg

PATRÓN INTERNACIONAL

( 0 mg )

PATRÓN NACIONAL

Prototipo No. 21

(± 2 mg )

PATRÓN IDE REFERENCIA

LPN-00-06

(± 31 mg )

PATRÓN DE TRABAJO

LPR-00-06

(± 125 mg )

PATRONES DE REFERENCIA

Laboratorios secundarios

PATRÓN DE TRABAJO

LPR-00-09

(± 125 mg )

PATRÓN DE TRABAJO

LPR-00-05

(± 125 mg )


MEDICIÓN Calibro ?

Ajusto ?

Verifico ?

Valido ?

Relación de lecturas medidor-patrón

Logro funcionamiento adecuado

Confirmo objetivamente el cumplimiento de requisitos

Confirmo objetivamente el cumplimiento de requisitos

particulares para un uso específico propuesto.


MEDICIÓN

INFORME Informa:

-método de cálculo;

-lista de todas las fuentes y método de estimación;

- secuencia de cálculo fácil de seguir;

- lista de ecuaciones, correcciones y constantes usadas y

fuente de origen,

- significado de los números declarados

Verifica:

¿He dado información clara y suficiente para que mi resultado

pueda ser actualizado cuando hayan nuevos datos?


MEDICIÓN1

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD DE LA CALIBRACIÓN

métodos de calibración

Productos y servicios

externos

almacenamiento y

manejo

Instalaciones y

ambiente

PERSONAL EQUIPO

ADMINISTRACIÓN

personal

organización y

administración

sistema de calidad,

Auditoría y revisión

inconformidades

registros certificados e infomes

trazabilidad

equipo y materiales

de referencia


MEDICIÓN

TRAZABILIDAD DE LA MEDICIÓN Y CALIBRACIÓN.

todo equipo debe ser calibrado antes de ser puesto en servicio, y

recalibrado bajo programa,

- los programas deben contemplar la trazabilidad a los patrones

nacionales,

- si no es posible, mostrar los resultados de intercomparaciones,

- los certificados deben mostrar los resultados de la medición con sus

incertidumbres,

- los patrones de referencia sólo deben ser usados como patrones de

referencia,

- donde sea aplicable, los patrones y equipos deben verificarse entre

calibraciones.

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