introducción a la metrologia y calidad
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Introducción a la Metrologia y CalidadTRANSCRIPT
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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HISTORIA DE LA METROLOGÍA
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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HISTORIA DE LA METROLOGÍA
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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HISTORIA DE LA METROLOGÍA
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
HISTORIA DE LA METROLOGÍA
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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HISTORIA DE LA METROLOGÍA
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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METROLOGÍA Y CALIDAD
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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METROLOGÍA Y CALIDAD
LA RUTA HACIA LA CALIDAD.
planear
verificar
ajustar hacer
ejecutar
M E D I R
METROLOGÍA Y CALIDAD
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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METROLOGÍA Y CALIDAD
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
METROLOGÍA Y CALIDAD
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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
Rev 3
MAGNITUDES Y UNIDADES
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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MAGNITUDES Y UNIDADES
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
MEDICIONES Y RESULTADOS
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mensurando
instrumento de medición
sensor procesador
de señales exhibidor
MEDICIONES Y RESULTADOS
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¿ Y CUÁNTAS LECTURAS TOMO?
MEDICIONES Y RESULTADOS
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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
MEDICIONES Y RESULTADOS
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reproducibilidad
repetibilidad
MEDICIONES Y RESULTADOS
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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.
MEDICIONES Y RESULTADOS
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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.
CARACTERÍSTICAS DE LOS
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
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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
CARACTERÍSTICAS DE LOS
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
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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.
CARACTERÍSTICAS DE LOS
INSTRUMENTOS 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 !!
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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.
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
MEDICIÓN
29/12/2012 Rev 3
CADENA DE TRAZABILIDAD
PATRÓN NACIONAL
PATRÓN DE REFERENCIA
PATRÓN DE TRA BAJO
PATRÓN DE REFERENCIA
PATRÓN DE TRABAJO
INSTRUMENTO DE MEDICIÓN
BIPM
PATRONES
NACIONALES
DE OTROS
PAÍSES
CENAM
LABORATORIO
SECUNDARIO
ORGANIZACIÓN
incertidumbre PATRÓN NACIONAL
PATRÓN DE TRABAJO
PATRÓN DE REFERENCIA
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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.
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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 )
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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.
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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?
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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
CONCEPTOS DE TRAZABILIDAD Y
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.