Trabajo de Medicion
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO “LUIS CABALLERO MEJÍAS”NÚCLEO GUARENASING. MECATRÓNICA
LAB.INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIONES
INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
(EMP, INCERTIDUMBRE Y CALIBRACIÓN)
UNEXPO
- GUARENAS –
Autor:
Expediente
:
Cédula:
Profesor:
Jesús Vivas
Nº 2008200243
18.039.235
José Luis García
2011 – II
Periodo :
INTRODUCCIÓN
La Instrumentación y Control, como especialidad de Ingeniería, es aquella que
es responsable de definir el nivel de automatización de cualquier planta de proceso e
instalación industrial, la instrumentación de campo y el sistema de control para un
buen funcionamiento del proceso.
Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos
productos obtenidos. Los mismos son muy variados y abarcan derivados del petróleo,
agua, vapor, gases, ácidos, pasta para producir papel, etc. teniendo todos ellos la
necesidad de ser medidos y controlados, así como se deben mantener unas constantes
dentro de unos márgenes establecidos.
En los inicios de la industria, todas las operaciones mencionadas en el párrafo
anterior se llevaban de una manera manual utilizando instrumentos sencillos como el
manómetro, termómetros, columnas manométricas, válvulas manuales, etc., los
cuales necesitan de un mantenimiento y calibración.
Es por ello que en el presente informe se definirán una serie de conceptos
básicos relacionados a las mediciones en la instrumentación industrial así como
también términos referentes al mantenimiento y calibración de equipos, partiendo de
normas tanto internacionales, como nacionales.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL.
Comprender los términos básicos de los principales parámetros de medición,
así como también aspectos referentes al mantenimiento y calibración de equipos en el
área de la instrumentación y el control de procesos industriales.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
- Analizar los términos básicos que definen las características propias de una
medida.
- Describir los aspectos necesarios para la calibración de instrumentos.
JUSTIFICACIÓN
El desarrollo del presente informe se justifica en la adquisición de
conocimientos, habilidades y destrezas que permitan manipular procesos industriales
haciendo hincapié en la parte más baja de la pirámide de la automatización, es decir
la instrumentación.
ALCANCE
El alcance de esta investigación se centra en conocer, definir y comprender
los diversos términos que definen la medida y calibración de equipos en el área de la
instrumentación industrial.
METROLOGÍA
El Servicio Autónomo Nacional de Normalización, Calidad, Metrología y
Reglamentos Técnicos (SENCAMER) a través de su Dirección de Metrología y lo
dispuesto en el Decreto con rango Valor y Fuerza de Ley de Reforma Parcial de la
Ley de Metrología vigente, en su artículo 5, numeral 19, definen como Metrología: la
ciencia de la medida que comprende todos los aspectos tantos teóricos como
prácticos, que se refieren a las mediciones, cualesquiera que sean sus incertidumbres,
y en cualquiera de los campos de la ciencia y de la tecnología en que tenga lugar.
La Metrología también puede definirse como la ciencia que tiene por objeto el
estudio de las propiedades medibles, las escalas de medida, los sistemas de unidades,
los métodos y técnicas de medición, así como la evolución de lo anterior, la
valoración de la calidad de las mediciones y su mejora constante, facilitando el
progreso científico, el desarrollo tecnológico, el bienestar social y la calidad de vida”.
La metrología comprende tres actividades principales:
La definición de las unidades de medida internacionalmente aceptadas.
La realización de las unidades de medida por métodos científicos.
El establecimiento de las cadenas de trazabilidad, determinando y
documentando el valor y exactitud de una medición y diseminando dicho
conocimiento.
TIPOS DE METROLOGÍA O CARACTERIZACIÓN DE LA METROLOGÍA
La metrología tiene diversos campos de aplicación que suelen distinguirse
como: metrología legal, metrología industrial y metrología científica, los cuales
constituyen divisiones aceptadas en el mundo a lo largo de la historia, encargadas en
abarcar aspectos legales, técnicos y prácticos de las mediciones.
ERROR MÁXIMO PERMISIBLE EN UNA MEDICIÓN
El EMP es una característica metrológica del instrumento de medición que
define los valores extremos permisibles del error y es establecido por las
especificaciones del fabricante del instrumento de medición, normas técnicas o
regulaciones legales.
INCERTIDUMBRE DE LA MEDICIÓN
Es un parámetro asociado a los resultados de una medición que caracteriza la
dispersión de los valores que podrían ser atribuidos razonablemente al mensurando
(magnitud particular) o magnitud sujeta a una medición.
La incertidumbre está presente en todos los aspectos de la metrología. Al
medir temperatura con un termómetro, al medir longitud con una regla, o al pesar una
carga en una balanza. Esto, por las circunstancias o condiciones que rodean a la
medición.
Así, vemos que uno de los componentes de la incertidumbre viene dado por la
graduación o resolución del instrumento, exactitud de los sensores, el uso correcto del
aparato en condiciones favorables, etc.
En términos técnicos la incertidumbre es el intervalo o rango de los valores
posibles de una medida. Incluye tanto los errores sistemáticos como aleatorios.
De acuerdo a la Norma ISO 14253, son de aplicación las definiciones dadas
por COVENIN-ISO 3534-2, COVENIN-ISO 8402, COVENIN 2552 Y COVENIN
3631, además de las que figuran a continuación, referente a la especificación
geométrica de productos e inspección mediante medición de piezas y equipos de
medición:
- Tolerancia (T): Diferencia entre los límites de tolerancia superior e inferior,
es una cantidad sin signo, puede ser de dos limites o de un solo limite
[COVENIN-ISO 3534-2:1993, 1.4.4]
- Zona de tolerancia, Intervalo de tolerancia: Zona dentro de la que varían
los valores de la característica, y que incluye los limites de tolerancia
[COVENIN-ISO 3534-2:1995, 1.4.5]
- Limites de tolerancia, valores límite: valores específicos de la característica,
que constituyen los límites superior e inferior de los valores permitidos.
[COVENIN-ISO 3534-2:1995,1.4.3]
- Errores máximos permitidos (de un equipo de medición): EMP, valores
extremos de un error permitido por las especificaciones, reglamentos, etc...
para un equipo de medición dado.[COVENIN 2552:1999,5.21]
- Incertidumbre de la medición: Parámetro asociado al resultado de una
medición, que caracteriza la dispersión de valores que podrían ser
razonablemente atribuidos al mensurado. La incertidumbre de la medición,
comprende en general varias componentes. Algunas pueden evaluarse a partir
de la distribución estadística de los resultados de una serie de mediciones,
caracterizándose mediante desviaciones típicas experimentales. Otras también
caracterizadas mediante desviaciones típicas, se evalúan a partir de
distribuciones de probabilidad “a priori” basada en la experiencia o en otras
informaciones. [COVENIN 2552,3.9 y COVENIN 3631,B.2.18].
- Incertidumbre típica u (de una medición): Incertidumbre del resultado de
una medición, expresada como una desviación típica. [COVENIN
3631,2.3.1].
- Incertidumbre expandida U (de una medición): valor que define un
intervalo en torno al resultado de una medición, dentro del cual puede
esperarse encontrar una fracción importante de la distribución de valores que
podrán ser razonablemente atribuidos al mensurado. [COVENIN 3631,2.3.5].
- Factor de cobertura k: factor numérico utilizado como multiplicador de la
incertidumbre típica combinada para obtener una incertidumbre expandida.
Este valor se encuentra comprendido entre 2 y 3. [COVENIN 3631,2.3.6].
CALIBRACIÓN DE EQUIPOS
El Servicio Autónomo Nacional de Normalización, Calidad, Metrología y
Reglamentos Técnicos (SENCAMER), describe la calibración como un conjunto de
operaciones que establece, bajo condiciones específicas, la relación entre los valores
indicados por un instrumento de medición, sistema de medición, valores
representados por una medida materializada o un material de referencia y los valores
correspondientes a las magnitudes establecidas por los patrones. Algunos,
indebidamente, le llaman calibración a un proceso de comprobación o verificación
que permite asegurar que entre los valores indicados por un aparato o un sistema de
medición y los valores conocidos correspondientes a una magnitud medida, los
desvíos sean inferiores a los errores máximos tolerados.
Por otra parte, los metrólogos suelen tomar en consideración las principales
causas de error en las mediciones, causas que pueden ser o no conocidas y
controlables y que pueden deberse a factores del medio ambiente en el que se llevan a
cabo las mediciones, a defectos de construcción o de calibración de los aparatos
empleados, a fallas del operador o a la propia interpretación de los datos, o a factores
aleatorios.
IMPORTANCIA DE LA CALIBRACIÓN DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN
El comportamiento de los equipos de medición y ensayos pueden cambiar con
pasar del tiempo gracias a la influencia ambiental, es decir, el desgaste natural, la
sobrecarga o por un uso inapropiado. La exactitud de la medida dada por un equipo
necesita ser comprobado de vez en cuando.
Para poder realizar esto, el valor de una cantidad medida por el equipo se
comparará con el valor de la misma cantidad proporcionada por un patrón de medida.
Este procedimiento se reconoce como calibración. Por ejemplo un tornillo
micrométrico puede calibrarse por un conjunto de bloques calibradores estándar, y
para calibrar un instrumento de peso se utiliza un conjunto de pesos estándar. La
comparación con patrones revela si la exactitud del equipo de medida está dentro de
las tolerancias especificadas por el fabricante o dentro de los márgenes de error
prescrito.
Especialistas en el área recomienda realizar una recalibración a los equipos
después de una sobre carga, bien sea mecánica o eléctrica, o después de que el equipo
haya sufrido un golpe, vibración o alguna manipulación incorrecta.
La decisión sobre la calibración interna debe sustentarse en un estudio de
factibilidad. En caso que sea factible, se debe organizar la función metrológica para
dar respuesta a las necesidades de calibración.
En algunos casos es recomendable que la organización cuente con su propio
laboratorio de calibración, el cual debe tomar como referencia para su organización
los requisitos dados en la norma [COVENIN 2534]. A demás la información puede
ser encontrada generalmente en otras normas técnicas nacionales, regionales o
internacionales o en la propia documentación técnica del fabricante del instrumento.
TIEMPO ESTIMADO PARA CALIBRAR UN EQUIPO
La periodicidad con que las empresas calibran su instrumento es una balanza
entre riesgo y coste. Cuanto más corto el periodo entre calibraciones, menor riesgo de
que sus medidas sean cuestionables. Por ello, se recomienda calibrar los instrumentos
de medición una vez cada año, o por lo general cada 6 meses.
Los equipos que se utilizan a diario deberían tener un ciclo de calibraciones
más corto que, por ejemplo, los que se usan una vez al mes. De cualquier modo, para
establecer un periodo adecuado entre calibraciones, se debe considerar:
Coste:
Coste de mediciones necesarias para la corrección, cuando se descubre
que el instrumento no ha estado midiendo bien durante un largo periodo
de tiempo.
Instrumento:
La incertidumbre requerida en mediciones.
El alcance y la intensidad de uso.
Tendencia de los datos, obtenida de calibraciones previas y tendencia al
desgaste y la deriva.
Condiciones medioambientales, de transporte y manejo:
Condiciones climáticas, vibraciones, radiaciones ionizantes, etc.
Acuerdos de transporte.
Formación al personal en el manejo de los equipos.
CALIBRACIÓN DE EQUIPOS DE MEDIDA SEGÚN ISO 9000
De acuerdo con el número de junio de 1992 de Quality System Update, las
cinco razones principales que suelen producir problemas en las empresas que desean
implantar la ISO 9000 son:
Control de la documentación.
Calibración.
Seguimiento de los equipos de medida.
Registros de formación del personal.
Planificación de contactos con los proveedores.
A continuación se resumen los principales requisitos de calibración y medida
contenidos en el documento ISO 10012-1:
1) La compañía debe disponer de equipos de medida para cuantificar todos los
parámetros relacionados con la calidad, y estos equipos deben tener las características
metrológicas adecuadas.
2) Debe estar documentada la lista de todos los instrumentos utilizados para
cuantificar los parámetros relacionados con la calidad.
3) Se debe implantar y mantener un sistema para el control y la calibración de los
equipos de medida.
4) Todos los equipos utilizados para realizar medidas de la calidad, y todos los
equipos utilizados para calibrar, se deben manipular con cuidado y deben ser usados
de tal forma que su exactitud y ajuste quede a salvo.
5) Todas las medidas, tanto para calibrar equipos como para la verificación del
producto, deben realizarse teniendo en cuenta todos los errores e incertidumbres
significativos identificados en el proceso de medida.
6) El cliente debe tener acceso a pruebas objetivas de que el sistema de medida es
efectivo.
7) La calibración se debe realizar con equipos con trazabilidad a patrones nacionales.
8) Todas las personas que desarrollan funciones de calibración deben estar
debidamente formadas.
9) Los procedimientos de calibración deben estar documentados.
10) El sistema de calibración debe ser revisado periódica y sistemáticamente para
asegurar que continúa siendo efectivo.
11) Se debe mantener una ficha o registro de calibración para cada equipo de medida
por separado. Cada ficha debe demostrar que el instrumento es capaz de realizar
medidas dentro de los límites designados. Estas fichas deben contener, al menos, esta
información:
Una descripción del instrumento y una identificación única.
La fecha de calibración.
Los resultados de la calibración.
El intervalo de calibración, además de la fecha de la próxima calibración.
12) Dependiendo del tipo de instrumento a calibrar, también se debe incluir parte o
toda la información que se relaciona a continuación:
El procedimiento de calibración.
Los límites de error permisibles.
Informe de todos los efectos acumulativos de incertidumbre en los datos de
calibración.
Las condiciones medioambientales requeridas para la calibración.
La fuente que certifica la trazabilidad empleada.
Los detalles de cualquier reparación o modificación que pudiera afectar el
estado de la calibración.
Cualquier limitación de uso del instrumento.
13) Cada instrumento debe estar etiquetado, de manera que se muestre el estado de
calibración y cualquier limitación de uso (únicamente donde es posible).
14) Cualquier instrumento que haya fallado, que sea sospecho o se sepa que se
encuentra fuera de calibración, debe ser retirado del uso y etiquetado visiblemente
para prevenir posibles usos accidentales del mismo.
15) Los equipos de medida ajustables se deben sellar para evitar manipulaciones no
deseadas.
LABORATORIOS DE CALIBRACIÓN ACREDITADOS
EJEMPLO DE CRONOGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CALIBRACION
CRONOGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CALIBRACION AÑO:_________
NOMBRE DEL EQUIPO: MARCA: MODELO: SERIE: OBSERVACIONES:
CALIBRACIONMANTENIMIENTO
PREVENTIVOENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Descripción de en qué consiste la actividad
de calibración.
x x x
Descripción de en qué consiste la actividad de mantenimiento
preventivo.
x x
CONCLUISIÓN
El resultado de una medición no está completo si no posee una declaración de
la incertidumbre de la medición con un nivel de confianza determinado. De ninguna
manera el término incertidumbre de la medición es equivalente al de error de la
medición o a la precisión de la misma bajo condiciones de repetibilidad o
reproducibilidad.
La incertidumbre de la medición, calificada en ocasiones como un gran
problema, verdaderamente no lo es y no existe situación real alguna donde lo sea,
simplemente que su cálculo juzga por si mismo cuanto conocemos de los procesos de
medición en los cuales el ser humano se desempeña día a día, el nivel de gestión de
calidad de los mismos, y por ende salen a relucir las virtudes y defectos de los
sistemas de aseguramiento metrológico que soportan las mediciones que se realicen.
Los errores máximos permisibles de un instrumento de medición son valores
extremos del valor permitido por especificaciones, normas, reglamentos, etc., para un
instrumento de medición dado y son aplicables a todas las cantidades iguales o
superiores a la cantidad mínima medida.
A parte de lo antes expuesto también se pueden mencionar las siguientes
conclusiones:
- El control de calidad y el aseguramiento de la calidad en la producción se
basan principalmente en las normas COVENIN-ISO 9000:2000 y otras.
- Deberán cumplirse las leyes y reglamentos obligatorios (emitidos por órganos
de acreditación nacionales e internacionales, SENCAMER).
- Desarrollar, mantener y comparar los patrones de referencia físicos nacionales
e internacionales, incluyendo los materiales de referencia.
- Calibrar equipos e instrumentos a través de un sistema nacional de mediciones
con la finalidad de lograr la trazabilidad de patrones nacionales.
BIBLIOGRAFIA
- COVENIN 2552:1999 (OIML V2: 1993). Vocabulario Internacional de
Términos Básicos y Generales en Metrología.
- COVENIN –ISO 9000:2000. Sistemas de Gestión de la Calidad.
Fundamentos y Vocabularios.
- COVENIN 3631:2000 (OIML P 17:1995). Guía para la Expresión de la
Incertidumbre en las Mediciones.
- COVENIN 2972-2:1997 (ISO 5725-2:1994). Exactitud (veracidad y
precisión) de métodos de medición y resultados. Parte 2: Método básico para
la determinación de repetibilidad y reproducibilidad de un método de
medición estándar.
- ILAC-G8:1996. Guidelines on Assessment and Reporting of Compliance
with Specification.
- COVENIN 3632:2000 (ISO 14253-1:1998). Especificación Geométrica de
Productos (GPS). Inspección Mediante Medición de Piezas y Equipos de
Medición. Parte 1: Reglas de Decisión para Probar la Conformidad o no
Conformidad con las Especificaciones.
- OIML R34: 1979. Accuracy classes of measuring instruments.
- ISO 10012:2003. Sistemas de Gestión de las Mediciones. Requisitos para
Procesos de Medición y Equipos de Medición.
- COVENIN 2534:2000 (ISO/IEC 17025:1999). Requisitos Generales para la
Competencia de los Laboratorios de Ensayo y Calibración.