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.