Metrología Básica Aspectos Teóricos y Prácticos
Qué es la metrología? La metrología es la ciencia de las mediciones. La meteorología es la ciencia que estudia los fenómenos climáticos y atmosféricos.
Metrología La metrología incluye todos los aspectos teóricos y prácticos de las mediciones, cualesquiera que sean su incertidumbre de medida y su campo de aplicación. La metrología comprende aspectos importantes de la calidad, tales como la confianza, la comparabilidad y la aceptación de requisitos de los resultados de las mediciones. La metrología es la base física de la calidad.
Desarrollo de la magnitud de longitud Y el contexto en la historia
La metrología en el Egipto Antiguo
Unidades egipcias de longitud Nombre Símbolo Nombre egipcio Equivalencia egipcia Equivalencia SI Cúbito real meh niswt 28 dedos 52,5 cm Cúbito estándar meh nedjes 24 dedos 45 cm Remen remen 20 dedos 37,5 cm Pie djeser 16 dedos 30 cm Cuarta (g) pedj- aa 14 dedos 25 cm Cuarta (p) pedj- sheser 12 dedos 22,5 cm Palma shesep 4 dedos 7,5 cm Dedo djeba 1,88 cm Khet khet 100 cúbitos 52,5 m Medida río iteru 20 000 cúbitos 10,5 km
Unidades imperiales de longitud
Unidad de longitud según el SI El metro es la longitud de la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
Qué es una medición? Es el proceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que pueden atribuirse razonablemente a una magnitud, i.e. los resultados de medida. Actividad Cuál es el tiempo de reacción para iniciar y detener el conteo de un cronómetro? Cuál es el tiempo de reacción para detener la caída de una regla? Cuál método es mejor?
Qué es una calibración? Operación que bajo condiciones especificadas establece i) una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida obtenidas a partir de patrones, con sus indicaciones y ii) utiliza esta información para establecer una relación que permita obtener resultados de medida a partir de indicaciones. Y = F(Y s ) Y i, corr = Y i + C Y i,0, Ys
Qué es la incertidumbre? Parámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza. Expresa la limitación experimental de conocer un valor a ciencia cierta. Actividad Cuáles parámetros afectan la incertidumbre de la medición del tiempo de reacción?
Qué es una magnitud? Propiedad de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que puede expresarse cuantitativamente mediante un número y una referencia.
Características de los resultados de la medición Parámetros de la calidad
Exactitud Está conformada por dos componentes, la veracidad y la precisión. Es la proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de un mensurando. Es función de la dispersión de los valores obtenidos en la medición y de lo cercanos al valor verdadero, valor asignado, o valor incógnita.
Densidad de probabilidad Medida del grado de exactitud 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Masa (kg)
Reconocimiento mutuo Si el resultado de la medición se realizó con patrones trazables internacionalmente, el valor determinado puede ser reconocido en el mundo y comparado con los determinados en otros países.
Aceptación de requisitos Los límites de aceptación de parámetros establecidos en las leyes, regulaciones internacionales y normas, pueden comprobarse con los resultados metrológicos. Se evalúan tanto el valor reportado como su incertidumbre, pues el que un parámetro cumpla con requisitos depende de toda la probabilidad de valores posibles.
Densidad de probabilidad Aceptación de requisitos 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 9.7 9.8 9.9 10 10.1 10.2 10.3 Masa (kg)
Qué hacemos en LACOMET Se tiene la custodia de los patrones nacionales, se realiza la diseminación de las unidades a partir de calibraciones y mediciones y se promueve la cultura de calidad en las mediciones.
Economía EEUU depende de las mediciones NIST Unidades Básicas Mantenidas por el NIST Unidades derivadas Mantenidas por NIST Patrones y calibraciones Trazables al NIST Aplicaciones Tiempo Longitud Masa Temperatura Corriente eléctrica Intensidad luminosa Cantidad de sustancia Frecuencia Diámetro Volumen Aceleración Densidad Fuerza Presión Tensión eléctrica Radiación Tiempo global Frecuencia laser Bloques Línea patrón Radiactividad Magnitudes eléctricas Materiales de referencia Telecomunicaciones Chips de computadoras Farmacia Medicina Bombas de gasolina Relojes digitales Señales de radio Aeronáutica Automotriz CD Rooms Tecnología plasma Nutrición Biotecnología Otros
Modelo del sistema de la calidad brasileño
Límite de control para cumplimiento de requisitos Caso de contenido neto
OIML R 87:2004 (E) Criterios de rechazo El error promedio de la cantidad de producto en una muestra de preempacado (Q prom Q n ). El porcentaje de preempacados en la muestra que contiene una cantidad de producto menor que Q n -T debe ser menor a 2,5% (T 1 ). Que el lote de inspección debe ser rechazado si uno o más preempacados inadecuados en las muestras contienen una cantidad de producto menor que Q n -2T (T 2 ).
Contenido Neto en gráfica d(p) Q n - 2T Q n - T Q n Cantidad producto preempacado
Deficiencias tolerables en el contenido actual de prempacados Cantidad nominal de producto (Q n ) en g o ml Porcentaje de Q n Deficiencia tolerable (T) g o ml 0 a 50 9-50 a 100-4,5 100 a 200 4,5-200 a 300-9 300 a 500 3-500 a 1 000-15 1 000 a 10 000 1,5-10 000 a 15 000-150 15 000 a 50 000 1 -
Proceso estable Se empacan macarrones en bolsas plásticas con un contenido declarado de 150 g. 200 > Q n > 100; %Q n = 4,5% T 1 = Q n %Q n = 150 g 0,045 150 g = 143,25 g Q n T 1 = 150 g 143,25g = 6,75 g Tol 1 EMP = 1 6,75 g = 2,25 g 3 3 Resoln 1 Tol = 1 2,25 g = 0,75 g 3 3
Sin rechazo por contenido menor Q n - T Q n
Sin pérdidas por exceso de producto Q n - T Q n
Producción óptima y justa Q n - T Q n
Determinación de las condiciones de control con el uso de certificados Producción de cerveza artesanal
Uso del certificado de calibración Caso de la pesa de 100 g Valor nominal Corrección (mg) Incertidumbre expandida, k=2 (mg) 100 g 0,036 0,021 Valor corregido 100 + 0,000 036 g = 100,000 036 g 31
Uso del certificado de calibración Caso del termómetro a 50 C Indicación experimental ( C) Corrección ( C) Incertidumbre expandida, k=2 ( C) 55,7-0,01 0,01 Valor corregido 55,7 0,01 C = 55,69 C 32
Fermentación de cebada entre 50 C y 52 C (proceso estable) Tolerancia del proceso es de ± 1 C Tolerancia de control para proceso estable es de ± 0,33 C Qué equipo utilizo para controlar? Cómo utilizo el certificado de calibración? Qué aspectos debo tomar en cuenta?
Situación de control Establecer condiciones de control térmico t control = t ind + δ corr + δ resol + δ rep 2 u t cont = u2 2 corr + u resoln + u2 rep U med = k u t cont Conociendo la temperatura de control y las incertidumbres asociadas a las medición, se establece la situación de control 50 C < t ind + δ corr U med < t ind + δ corr + U med < 52 C
Cálculos con la información Se elije el equipo adecuado en tanto que pueda discriminar la tolerancia de control: - Resolución de 0,1 C Se estima la incertidumbre combinada y la expandida: 2 u med = 0,03 2 2 + 0,1 12 2 + 0,02 2 = 0,000 23 + 0,000 83 + 0,000 40 u med = 0,038 C U med = 0,08 C ±0,33 > δ corr ± U med
Laboratorio Costarricense de Metrología San José, Costa Rica Teléfono (506) 2283-6580 Fax (506) 2283-5133 www.lacomet.go.cr E-mail metrologia@lacomet.go.cr 36