Calibración de instrumentos de medición


Calibración
}  Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificadas, la relación entre los valores indicados por un instrumento de medición, o los valores representados por una medida materializada (patrón) y el valor verdadero de la magnitud a medir

Intervalo de calibración
}  Es aceptado generalmente que el intervalo de calibración del equipo de medición se base en la estabilidad, propósito y grado de uso.
}  La estabilidad se refiere a la habilidad de un instrumento de medición para manejar de manera consistente sus características metrológicas durante el tiempo.
}  El propósito es importante, en general las aplicaciones críticas incrementan la frecuencia y las aplicaciones menores disminuyen la frecuencia.
}  El grado de utilización o uso se refiere a que tan frecuentemente se utiliza el instrumento y a que condiciones ambientales se expone.
El equipo de medición y prueba debe ser trazable a registros que indiquen la fecha de la última calibración, por quién fue calibrado y cuando está planeada su próxima calibración. Algunas veces se usa la codificación

Estándares de calibración
}  El valor verdadero reconocido de acuerdo al SI se denomina Estándar
}  Los estándares primarios de referencia son copias del kilogramo internacional y los sistemas de medición que responden a definiciones de las unidades fundamentales a las unidades derivadas de la tabla SI.
}  Los estándares nacionales se toman como la autoridad central para evaluar la exactitud, y todos los niveles de estándares de trabajo son trazables a este “ gran” estándar

Estándares internacionales
}  En México se tiene el CENEAM o el Centro Nacional de Metrológia
}   En EUA se tiene el NIST (National Institute of Standards and Technologý)
}  Un Estándar primario es certificado por NIST o por una organización alterna que use procedimientos de calibración actualizados
}   Los Estándares secundarios son calibrados por el depto. de Metrología de las empresas en base a los estándares primarios, para efectos de calibración.

Estándares de calibración
}  La trazabilidad hacia debajo de la trazabilidad se muestra a continuación
}  National Institute Standards and Technology
}  Laboratorios de Estándares
}  Laboratorios de Metrología
}  Laboratorios de Sistema de Control de Calidad
}  Centros de Trabajo

La norma ISO 10012 (resumen)
}  Quality assurance requirement for measuring euipment – Part 1: Metrological confirmation system for measuring equipment”.
}  Contiene requerimientos de aseguramiento de calidad para asegurar que las mediciones sean hechas con la exactitud intencionada.
}  Todos los equipos de medición deben ser identificados, controlados, y calibrados. Deben mantenerse los registros de la calibración y trazabilidad a estándares nacionales
}  Debe determinarse la incertidumbre de la medición
}  Se deben tener disponibles los procedimientos para asegurar que el equipo de medición no conforme no sea utilizado
}  Debe establecerse un sistema de etiquetado que muestre la identificación única y su estado
}  Se debe establecer la frecuencia de recalibración
}  Las calibraciones deben ser trazables a estándares nacionales
}  Se requieren procedimientos documentados para la calificación y entrenamiento del personal

Sistema de Gestión de las Mediciones ISO 10012 – Requisitos para procesos de medición y equipos de medición
0.            Introducción.
1.            Alcance.
2.            Referencias normativas.
3.            Términos y definiciones.


4.            Requerimientos generales.
5.            Responsabilidad de la dirección.
6.            Gestión de recursos.
7.            Confirmación metrológica y realización del proceso de medición.
8.            Análisis del sistema de gestión mediciones y mejora.


Conceptos básicos de metrologia


Medir es
Comparar dos objetos de acuerdo a una característica física que los distinga (magnitud) y asignarle un valor numérico a dicha comparación.


Unidad (de medición)
•Magnitud particular definida y adoptada por convención, con la cual otras magnitudes del mismo tipo son comparadas para expresar sus magnitudes relativas a esa magnitud.

El sistema de internacional de unidades







Unidad de longitud
•Inicialmente esta unidad de longitud fue creada por la Academia de las Ciencias francesa en 1791 y definida como la diezmillonésima parte de la distancia que separa el polo de la línea del ecuador terrestre.
•En 1960, la 11ª Conferencia de Pesos y Medidas adoptó una nueva definición del metro: 1.650.763,73 veces la longitud de onda en el vacío de la radiación naranja del átomo del criptón 86
•Actualmente el metro es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en unlapso de   1/299 792 458 de segundo.
Unidad de masa
•La primera definición, decidida durante la Revolución francesa, especificaba que era la masa de un decímetro cúbico (un litro) de agua destilada a una atmósfera de presión y 3,98 °C, una temperatura singular dado que es la temperatura a la cual el agua tiene la mayor densidad a presión atmosférica normal. Esta definición era complicada de realizar con exactitud, porque la densidad del agua depende levemente de la presión, y las unidades de la presión incluyen la masa como factor, introduciendo una dependencia circular en la definición.
•Kilogramo: se define como la masa igual a la del prototipo internacional delkilogramo (primera y tercera conferencia general de pesas y medidas, 1889 y 1901).
•El prototipo internacional, compuesto de una aleación de platino e iridio, que se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Sèvres, cerca de París (Francia).

Unidad de tiempo
•Hasta 1967 se definía como la ochenta y seis mil cuatrocientosava parte de la duración que tuvo el día solar medio entre los años1750 y 1890 y, a partir de esa fecha, su medición se hace tomando como base el tiempo atómico
•Segundo: se define como la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiacióncorrespondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado base delátomo de cesio 133, a una temperatura de 0°k
Esto tiene por consecuencia que se produzcan desfases entre el segundo como unidad de tiempo astronómico y el segundo medido a partir del tiempo atómico, más estable que la rotación de la Tierra, lo que obliga a ajustes destinados a mantener concordancia entre el tiempo atómico y el tiempo solar medio.

Unidad de temperatura termodinámica
•Kelvin: es la fracción de 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple delagua.
•Antes llamado grado Kelvin, Se representa con la letra K, y nunca "°K". Actualmente, su nombre no es el de "grados kelvin", sino simplemente "kelvin"

Unidad de cantidad de substancia
•Mol: es la cantidad de substancia que contiene tantas entidades elementales comoexistan átomos en 0,012 kg de carbono 12.
•Como se ha dicho, una cierta cantidad de sustancia expresada en moles se refiere al número de partículas (átomos, moléculas) que la componen, y no a su magnitud. Así como una docena de uvas contiene la misma cantidad de frutas que una docena de sandías, un mol de átomos de hidrógeno tiene la misma cantidad de átomos que un mol de átomos de plomo, sin importar la diferencia de tamaño y peso entre ellos.
Unidad de intensidad luminosa:
•Candela: es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emiteuna radiación monocromática de frecuencia 540 x 10^12 hertz y cuya intensidadenergética en esa dirección es 1/683 watt por esterradián.
•Esta cantidad es equivalente a la que en 1948, en la Conferencia General de Pesas y Medidas, se definió como una sexagésima parte de la luz emitida por un centímetro cuadrado de platino puro en estado sólido a la temperatura de su punto de fusión (2046K).
Ejemplos de unidades derivadas:
•Velocidad = m/s
•Aceleración = m/s^2


Medición:
•Conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de unamagnitud.

Método de medición:

•Secuencia lógica de operaciones descrita de una manera genérica, utilizada en la ejecución de las mediciones.


Procedimiento de medición:
Conjunto de operacionesdescrito específicamentepara realizar medicionesparticulares de acuerdo a un método determinado


Mensurando:

•Magnitud particular sujeta a medición.
•Ejem. La longitud de la mesa.
El propósito de una medición es determinar el valor de una magnitud, llamada el mensurando, que de acuerdo al VIM (Vocabulario Internacional de metrología), es el atributo sujeto a medición de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente

Magnitud de influencia:

•Magnitud que no es el mensurando pero que afecta el resultado de lamedición.
EjemTemperatura

Instrumento de medición:

•Dispositivo destinado a ser utilizado para hacer mediciones, solo o enconjunto con otros dispositivos  complementarios.

Calibración:
•Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por uninstrumento o sistema de medición, o los valores representados poruna medida materializada y los valores correspondientes de lamagnitud, realizados por los patrones.

Patrón (de medición)
•Medida materializada, instrumento de medición, material de referenciao sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar oreproducir una unidad o uno o más valores de una magnitud parautilizarse como referencia.

Tipos de patrones:
•Internacional
•Nacional
•Primario
•Secundario
•De referencia
•De trabajo
•De transferencia
•Viajero

Trazabilidad:
•Propiedad del resultado de una medición o del valor de unpatrón por la cual puede ser relacionado a referenciasdeterminadas, generalmente patrones nacionales, por mediode una cadena ininterrumpida de comparaciones, teniendotodas, incertidumbres determinadas.
•A la cadena ininterrumpida de comparaciones se le llama cadenade trazabilidad.

Sistema de unidades de las magnitudes físicas:
}CGS   Centímetro, gramo segundo
}MKS  Metro, kilogramo, segundo
}MKFS   Metro, kilogramo, fuerza, segundo
}MKSA   Metro, kilogramo, segundo, amperio
}SAU  Sistema Anglosajon de unidades
}SMD  Sistema Métrico Decimal
SI  Sistema Internacional de Unidades



Unidades básicas del SI  






































































Mediciones dimencionales:

}La metrología dimensional incluye la medición de todas aquellas propiedades que se determinen mediante la unidad de longitud, como por ejemplo distancia, posición, diámetro, redondez, planitud, rugosidad, etc. La longitud es una de las siete magnitudes base del Sistema Internacional de Unidades (SI)



Redondez:


}Lo que se mide en redondez son variaciones de radio y se define Redondez como “la desviación de una redondez ideal que es determinada por la diferencia entre los radios mayor y menor del contorno medido de un mensurando



Planitud:


}La planitud se mide, por ejemplo, en elementos tales como las mesas de máquina, las cintas sinfín de las máquinas de fabricación de papel, las bridas y los cojinetes giratorios (planos circulares), los asientos de máquina, etc.
}En primer lugar, el haz se alinea de forma aproximada a lo largo y a lo ancho del objeto de medición. Después, el detector se coloca en los puntos de medición seleccionados y se registran los valores, de hasta 300 puntos de medición



Rugosidad:


}Los equipos para medición de rugosidad lucen como es mostrado en la Figura 1, aunque también existen de tipo portátil. Sobre una base se coloca un dispositivo de nivelación/sujeción/alineación sobre el que se coloca la pieza a medir, un palpador con una punta cónica con un radio esférico muy pequeño recorre una pequeña distancia sobre la superficie a la que se desea medir la rugosidad elpalpador es movido por el dispositivo de alimentación que esta montado sobre una columna. 



Mediciones de flujo:

Existe una amplísima variedad de dispositivos que permiten medir parámetros cinéticos en fluidos. Los hay que miden exclusivamente velocidad ( Sondas de  Velocidad ), Caudal volumétrico o Caudal másico. Dentro de cada una de estas clase, existen otras que se clasifican según su método de funcionamiento. Es difícil dar una regla general que nos permita determinar cual será la más conveniente en nuestro proceso. Depende de que queremos medir, velocidad, caudal volumétrico ( m3/s) o másico ( kg/s ), del tipo y geometría de la tubería, de la naturaleza del fluido a medir ( gas, líquido, o mezcla de los dos, limpio o sucio, sin o con partículas disueltas, conductividad, etc ) , de la  precisión que se desee alcanzar, y sobre todo, de la economía. Por regla general, los aparatos de medida son bastante caros si se desea cierta precisión.


Medidores de fuerza:


}Los medidores de fuerza con dinamómetros internos o externos cubren el rango completo. Los medidores de fuerza son ideales para su empleo en el control de calidad o en pruebas de materiales. El rango de medición de fuerza empieza en 0,1 N y termina en 200.000 N (por encima de eso a petición). Algunos de los modelos disponen de interfaces para la transferencia de los datos a un ordenador de mesa o portátil, así como algunos de los medidores de fuerza están dotados de dispositivos de montaje para puestos de prueba. Este puesto de prueba es una buena solución para muchas mediciones de fuerzas compresivas y de tracción. La oferta incluye tanto medidores de fuerza con dinamómetros interiores como aparatos con dinamómetros exteriores. La resolución de los medidores de fuerza está entre 0,001 N ... 0,1 N,



Mediciones de temperatura:


}Funciona por la dilatación de un líquido alojado en un bulbo , que se visualiza en un capilar cuyopequeño diámetro permite apreciar grandes variaciones de la longitud del fluido dilatado para un determinado volumen.





Aprende a leer un vernier


Vernier, Calibrador ó Pie de Rey


Si estas interesado en aprender a leer, o tomar la lectura de un vernier aquí te mostrare algunos tips y ligas donde veras calibradores vernier en linea y poder practicar lo aprendido.

Un calibrador vernier o caliper es un instrumento de medida que permite leer con bastante precisión utilizando un conjunto de escalas. Utiliza una escala principal y otra escala secundaria la cual muestra un conjunto de líneas entre dos marcas


Vernier, calibrador o pie de Rey tiene un nonio,  en el cursor, que este, nonio o escala de vernier es una segunda escala auxiliar que tienen algunos instrumentos de medición, que permite apreciar una medición con mayor precisión al complementar las divisiones de la regla o escala principal del instrumento de medida.

Los encontraras digitales, de caratula y convencionales:

Vernier digital
Algunos con protección para polvo y humedad, pero aquí lo que representa la mejora contra los convencionales, es la facilidad de lectura, que simplemente la da numéricamente en una pantalla digital, que esta a su ves tiene botones, que con uno de ellos lo podemos cambiar de milímetros a pulgadas.




Cuentan con botones para ponerlo a "cero" cuando esta abierto, lo cual facilita la repetición de medidas en piezas cuando estas son de producción, asi solo veremos las diferencias existentes entre la medida nominal y la lectura de la pieza.

Estos calibradores utilizan un sistema de defección de desplazamiento de tipo capacitancia, tienen el mismo tamaño , peso y rango de medición que los vernier convencionales, son de fácil lectura y operación , los valores son leídos en una pantalla de cristal líquido (LCD), con cinco dígitos y cuentan con una resolución de 0.01 mm,

Lo principal de estos...que es fácil de leer y libre de errores de lectura!!



Vernier con indicador de Caratula o cuadrante 

En este calibrador se ha sustituido la escala del vernier por un indicador de cuadrante o carátula operado por un mecanismo de piñón y cremallera logrando que la resolución sea aún mayor logrando hasta lecturas de 0.01 mm


Se disponen de calibradores desde 100 mm hasta 2000 mm y excepcionalmente aún más largos en cualquiera de sus versiones. solo que estos solo se muestran una sola unidad, en milímetros o en pulgadas, y claro pulgadas en decimales, ninguno en fraccional


Vernier Convencional

Existen en milimetros y pulgadas, esta a su ves en decimales y fraccionales. los errores de lectura son mas comunes por la aproximación de las lineas en el nonio, la calidad de vista del usuario y la posición del vernier con respecto a los ojos.






Importante:

No aplique excesiva fuerza al
calibrador,  ya que podría dañar las
caras de medición del calibrador.


No deje caer, ni golpee el calibrador.


No use el calibrador como martillo.

No use las puntas para interiores
como compás o rayador.



Quieres practicar a leer???

Checa estas ligas con las mejores gráficas de vernier on line!!!

En decimales de pulgada:
http://www.stefanelli.eng.br/es/es_calibre_milesimal.html


En milimetros:
http://www.stefanelli.eng.br/webpage/arq_swf/paquimetro-05.swf


En fracciones de pulgada:
http://www.stefanelli.eng.br/es/es_calibre_fr.html


Checa estas ligas directamente del Centro Nacional de Metrologia!!!

Vernier en Sistema Ingles, Sistema Ingles fraciconal y Sistema Internacional:

http://www.cenam.mx/dimensional/java/Vernier/Vernier.aspx


Micrometro

http://www.cenam.mx/dimensional/java/Micrometer/Micrometer_res1micra.aspx


Vernier solo en mm

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Hwang/ntnujava/misc_Vernier/vernier_s.htm


Tipos de instrumentos de medición


un instrumento de medición es aquel elemento empleado con el propósito de contrastar magnitudes físicas distintas a través de un procedimiento de medición.
Se clasifican de acuerdo a la magnitud física que se desee medir:

Instrumentos desarrollados para medir la masa:
BALANZA: es un tipo de palanca constituida por brazos análogos, la cual a través del equilibrio obtenido entre pesos de dos elementos permite la medición de masas.
CATARÓMTERO: con este término se designa al instrumento capaz de medir ciertas concentraciones de gas, teniendo en cuenta una comparación de la conductividad térmica.
BÁSCULA: la palabra proviene del francés bascule y se refiere a un dispositivo empleado para estipular la masa de un cuerpo. Suelen constituirse por una base en posición horizontal, en la cual se ubica el cuerpo a pesar. Gracias a este sistema, es posible establecer el peso de elementos de gran magnitud de manera sencilla.

Instrumentos utilizados para medir el tiempo:
CALENDARIO: consiste en un elemento creado con el propósito de llevar una contabilización del tiempo. La mayor parte de éstos se llaman calendarios solares. Esto es porque toman como referencia el período empleado por la tierra para dar una  vuelta alrededor del sol.
CRONÓMETRO: es un elemento ubicado dentro de las categorías de los relojes cuyo objetivo consiste en la medición de fracciones mínimas de tiempo.
RELOJ: el término se refiere al elemento capaz de medir el tiempo, por medio de la división del mismo en horas, minutos y segundos.
DATACIÓN RADIOMÉTRICA: a través de esta proceso es posible fijar con exactitud la edad de los minerales, rocas, etc. consiste en la realización de un análisis tanto de un isótopo padre como un hijo, cuya vida media es conocida. Un ejemplo de este procedimiento es la datación por radiocarbono, llevada a cabo a partir de la desintegración del carbono 14.

Instrumentos empleados para la medición de longitud:
CINTA MÉTRICA: a través de la misma es posible la medición de una superficie determinada. Se basa en una cinta graduada y de gran maleabilidad, lo cual permite medir áreas formadas por curvas.
CALIBRADOR: este instrumento se emplea con el fin de medir extensiones de aquellos elementos de tamaño reducido. Otorga la posibilidad de apreciar tanto centímetros como unidades milímetricas.
REGLA GRADUADA: este instrumento de forma rectangular y plana, formado por una escala de graduación dividida en una determinada unidad de longitud, permite la medición de longitudes.
ODÓMETRO: la palabra deviene del griego y significa camino-medida. A través del odómetro se revela la distancia del trayecto realizado por un vehiculo determinado.
MICRÓMETRO O PALMER: el micrómetro consta de un tornillo de carácter micrométrico a partir del cual es posible la estimación precia de la dimensión de un elemento. El rango incluye unidades milimétricas y de milésima de milímetro.
INTERFERÓMETRO: con este término se designa a aquel instrumento capaz de aprovechar la interferencia de ondas de luz, con el objetivo de medir longitudes de onda de manera exacta.

Instrumentos que permiten la medición de la velocidad:
VELOCÍMETRO: el velocímetro es un dispositivo cuyo objetivo es la medición de la rapidez llevada a cabo por un vehículo.
ANEMÓMETRO: con este nombre se designa al aparato capaz de medir la velocidad del viento, y de esta manera predecir el tiempo.

Para la medición de temperatura:
TERMÓMETRO: este instrumento se emplea para conocer la temperatura de un cuerpo determinado. A pesar de que las escalas utilizadas son variadas, la más divulgada es la de grados Celsius, en la cual el cero alude al punto de congelación y los cien grados centígrados hacen referencia el punto de ebullición del agua.
PIRÓMETRO: a través del pirómetro es posible tener conocimiento acerca de  la temperatura de una sustancia, con la ventaja de que no es necesario establecer contacto con la misma. Suelen medir temperaturas que superan los 500 grados Celsius.

Para medir presión los instrumentos son:
BARÓMETRO: el barómetro es un dispositivo capaz de medir la presión atmosférica. La misma corresponde a la presión ejecutada por  el aire sobre la atmósfera.
MANÓMETRO: por medio del manómetro es posible medir la presión de un líquido ubicado en un  recipiente cerrado.