Estudio de pre - factibilidad para la implementación de un ...

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Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería

1-1-2003

Estudio de pre - factibilidad para la implementación de un Estudio de pre - factibilidad para la implementación de un

laboratorio de metrología en baja tensión para la calibración de laboratorio de metrología en baja tensión para la calibración de

instrumentos de medición de variables eléctricas en la instrumentos de medición de variables eléctricas en la

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Juan Guillermo Martínez Echeverry Universidad de La Salle, Bogotá

Rafael Leonardo Sanabria Gutiérrez Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Martínez Echeverry, J. G., & Sanabria Gutiérrez, R. L. (2003). Estudio de pre - factibilidad para la implementación de un laboratorio de metrología en baja tensión para la calibración de instrumentos de medición de variables eléctricas en la Universidad de La Salle. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica/450

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ESTUDIO DE PRE - FACTIBILIDAD PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO DE METROLOGÍA EN BAJA TENSIÓN PARA LA

CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS EN LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE

JUAN GUILLERMO MARTÍNEZ ECHEVERRY RAFAEL LEONARDO SANABRIA GUTIÉRREZ

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ D.C. 2003



JUAN GUILLERMO MARTÍNEZ ECHEVERRY RAFAEL LEONARDO SANABRIA GUTIÉRREZ

Monografía para optar al título de Ingeniero Electricista

Director RUTH ADRIANA NAVAS CONTRERAS

Ingeniera Electricista

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ D.C. 2003

Nota de aceptación: Ing. Ruth Adriana Navas C. Director del Proyecto Ing. Oscar Flórez Universidad De La Salle Ing. Luis H. Correa Universidad De La Salle BOGOTÁ D.C. Julio de 2003

DEDICATORIA

LEONARDO

Dedico éste proyecto a cuantos se han interesado y han colaborado en la elaboración de éste. En primer lugar a Dios por darme la oportunidad de vivir. A mi familia quienes desde la distancia me han dado las fuerzas para seguir adelante. En segundo lugar a la ingeniera Ruth Adriana Navas, directora del proyecto, cuyos consejos y guías brindaron un aporte inestimable para el desarrollo de éste trabajo.

Igualmente mi reconocimiento a la ingeniera Leonor Gómez Barrera por su apoyo.

Finalmente, a todas las entidades públicas y privadas, y personas que de una u otra forma hicieron valiosos aportes JUAN GUILLERMO A mi Madre, por su apoyo incondicional, su ánimo, su fuerza y aliento, que siempre estuvieron a mi lado. Al ingeniero Fideligno, mi Padre, maestro que con sus consejos, enseñanzas, valores, críticas, exigencias y puestas en razón, me enrutó y guió por el camino de la ingeniería. También lo dedico a mi hermana, “ternura y dulzura”. A ellos, que directa e indirectamente me han mostrado que tan valiosa es la vida. A un tío muy especial, Helio, que de una u otra manera me ha apoyado para salir adelante en el transcurrir de mi vida. A mis abuelos y también al resto de mi familia, los cuales han aportado su tan valioso granito de arena. Aquí incluyo igualmente a mis amigos que me han brindado toda su confianza y seguridad en todo momento, colocando su hombro como soporte. Y con cariño muy especial a esa luciérnaga que ha rondado mi vida destellando luz de alegría y felicidad.

AGREDECIMIENTOS

Como hace una persona para decir muchas gracias cuando hay tantas personas a quien agradecer. Para comenzar, la lista de personas que se vieron involucradas para el desarrollo de este estudio, es muy importante comenzar agradeciendo a: Ruth Adriana Navas. Ingeniera electricista. Directora del proyecto. Leonor Gómez Barrera. Ingeniera electricista. Asesora del proyecto. Antonio Bernal Acosta. Ingeniero electricista. Secretario académico de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de la Salle. A la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de la Salle. A la Universidad de la Salle y a todas aquellas personas que de una u otra forma colaboraron con la realización. A todos nuestros Familiares en forma muy especial por su apoyo y comprensión.

Ni la Universidad, ni el asesor, ni el Jurado calificador son responsables por las ideas aquí expuestas.

CONTENIDO

pág. RESUMEN INTRODUCCIÓN 1 REQUERIMIENTOS ADMINISTRATIVOS Y FÍSICOS DE UN LABORATORIO

DE METROLOGÍA 15 1.1 ADMINISTRACIÓN DE UN LABORATORIO DE METROLOGÍA PARA LA

CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 15 1.1.1 Organización. 15 1.1.2 Sistema de Calidad. 16 1.1.2.1 Documentación. 17 1.1.3 Personal. 17 1.1.4 Carga de trabajo del laboratorio. 19 1.2 INSTALACIONES Y CONDICIONES AMBIENTALES 19 1.2.1 Disposición del laboratorio. 20 1.2.2 Construcción. 20 1.2.3 Requerimientos eléctricos. 20 1.2.4 Energía Regulada. 21 1.2.5 Puesta a Tierra. 21 1.2.6 Ventilación. 22 1.2.7 Iluminación. 22 1.2.8 Control de Temperatura. 23 1.2.9 Monitoreo de la Temperatura. 24 1.2.10 Humedad. 24 1.2.11 Filtrado y Protección contra Interferencias de Radio Frecuencia RFI 25 2 MÉTODOS DE MEDICIÓN Y CALIBRACIÓN 27 2.1 SELECCIÓN DE MÉTODOS 27 2.1.1 Métodos de medición. 29 2.1.1.1 Medición de tensiones continuas. 29 2.1.1.2 Medición de corrientes continúas. 30 2.1.1.3 Medición de corriente alterna. 30 2.1.2 Calibración de instrumentos. 31 2.1.2.1 Procedimiento de calibración. 32 A. Preparación de la documentación. 32 B. Selección del patrón de referencia. 33 C. Preparación de los patrones de referencia y equipos objeto de prueba 33 2.1.3 Método de calibración. 34 2.1.3.1 Calibración de instrumentos análogos. 34 A. Voltímetros. 35 B. Amperímetros 36 C. Vatímetros y Varímetros. 36 D. Frecuencímetros. 37 E. Cosenofímetros. 40 2.1.3.2 Calibración de instrumentos digitales. 41

A. Multímetro. 41 2.1.4 Validación de métodos. 45 2.1.5 Cálculo de la incertidumbre de medición. 45 2.1.5.1 Fuentes de incertidumbre 47 2.1.5.2 Procedimiento establecido para la evaluación y expresión de la incertidumbre 48 A. Evaluación tipo A de la incertidumbre estándar. 49 B. Evaluación tipo B de la incertidumbre estándar. 51 2.1.5.3 Relación de incertidumbre 55 2.1.5.4 Errores e Incertidumbres 56 2.1.5.5 Análisis de incertidumbre. 57 2.1.6 Control de datos. 58 2.1.6.1 Los Sistemas de información. 58 2.1.6.2 Reporte de resultados. 59 3. EQUIPOS 60 3.1 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA MEDICIONES ELÉCTRICAS 61 3.1.1 Selección del equipo Patrón. 61 3.1.1.1 Especificaciones del instrumento. 62 3.1.1.2 Análisis de las especificaciones. 63 3.1.1.3 Interpretar las especificaciones. 64 A. Confianza. 64 B. Otras Consideraciones. 66 3.1.1.4 Ajuste del Patrón de Calibración. 66 3.1.2 Instrumentos Objeto de Prueba 67 3.1.2.1 Instrumentos Análogos. 67 3.1.2.2 Instrumentos digitales. 68 3.2 TRAZABILIDAD DE LA MEDICIÓN 69 3.2.1 Trazabilidad de las calibraciones. 69 3.2.2 Trazabilidad y el sistema nacional de la medida. 69 3.2.3 ¿Porqué las medidas deben ser trazables? 70 3.2.3.1 ¿Que involucra una calibración trazable? 70 3.2.4 Establecer y mantener la trazabilidad. 71 3.2.5 Conservación del patrón local. 71 3.2.6 Métodos menos rigurosos para mantener la trazabilidad. 72 3.2.7 Requisitos específicos. 72 3.2.8 Patrones de referencia. 74 3.2.8.1 Verificaciones intermedias 74 4 REQUERIMIENTOS PARA UN ESTUDIO ECONÓMICO 75 4.1 CONSIDERACIONES DE COMPRA 75 4.1.1 Factores que intervienen en la eficiencia y utilidades de un laboratorio de

metrología 75 4.2 COSTOS TANGIBLES E INTANGIBLES 76 4.2.1 Costo de Adquisición. 77 4.2.1.1 Especificación de Requerimientos. 77 4.2.1.2 Evaluación. 77 4.2.1.3 Precio. 77

4.2.1.4 Instalación y puesta en marcha. 77 4.2.1.5 Transporte. 78 4.2.1.6 Tiempos de entrega. 78 4.2.2 Costo de entrenamiento 78 4.2.3 Costo de operación 78 4.2.3.1 Equipos de respaldo. 78 4.2.3.2 Complejidad de operación. 79 4.2.3.3 Automatización. 79 4.2.3.4 Documentación. 79 4.2.3.5 Especificaciones. 79 4.2.3.6 Actualización. 79 4.2.4 Costo de calibración. 80 4.2.4.1 Frecuencia de la calibración. 80 4.2.4.2 Tiempo para calibración. 80 4.2.4.3 Transporte. 80 4.2.5 Costo de mantenimiento 80 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 81 5.1 LABORATORIO DE METROLOGÍA FRENTE A LA INDUSTRIA, LA DOCENCIA Y LA INVESTIGACIÓN 81 5.2 RECOMENDACIONES 82 5.3 CONDICONES GLOBALES DETERMINANTES PARA EL ANÁLISIS

POSTERIOR DE VIABILIDAD DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL LABORATORIO 86

5.3.1 Recursos Humano 86 5.3.1.1 Descripción del perfil funcional 86 5.3.2 Disposición del Área Física, Instalaciones y Condiciones Ambientales 88 5.3.3 Acreditación 89 A. Visita a las Instalaciones del Laboratorio de Metrología 89 B. Solicitud de Acreditación y Revisión de Documentos por la SIC 89 C. Evaluación Técnica 89 D. Auditoría Interna 89 5.3.4 Equipos 90 5.3.5 Inversión Aproximada 90 5.4 POSIBLES CLIENTES POTENCIALES DEL LABORATORIO 91 ANEXOS 92 Anexo A: DEFINICIONES ADSOLUTAS E INTERNACIONALES DE ALGUNAS MAGNITUDES CONCERNIENTES AL AREA ELECTRICA Y RELACIONES DE LAS UNIDADES ELÉCTRICAS 93 Anexo B: ORGANIZACIONES MUNDIALES DE LA METROLOGÍA 99 Anexo C: ORGANIGRAMAS DE LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE 107 Anexo D: CUADRO COMPARATIVO DE EQUIPOS PATRONES 112 Anexo E: ILUSTRACIONES DE LA DISPOSICIÓN FÍSICA DEL LABORATORIO 114 BIBLIOGRAFIA 119 GLOSARIO 122

LISTA DE TABLAS Tabla 1. CONDICIONES DE REFERENCIAS Y TOLERANCIAS PARA PROPÓSITOS DE PRUEBA RELACIONADOS CON LAS MAGNITUDES DE INFLUENCIA…………………………… ………. 39 Tabla 2. TOMA DE DATOS………………....…………………………………... 42 Tabla 3. DISTRIBUCIÓN T DE STUDENT…………………………………….. 54 Tabla 4. DIFERENCIAS ENTRE ERROR E INCERTIDUMBRE……………… 56 Tabla 5. COEFICIENTES E INCERTIDUMBRES PARA RESISTENCIAS…… 58 Tabla 6. COMPARACIÓN ENTRE PATRONES………………………………... 65 Tabla 7. UNIDADES DE MEDIDAS…………………………………………….. 124

LISTA DE FIGURAS Figura 1. ORGANIGRAMA DE LA FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA DE LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE……………………………… 16 Figura 2. DOCUMENTOS DEL SISTEMA DE CALIDAD…………………....….. 17 Figura 3. MALLA DE PUESTA A TIERRA TÍPICA……………………………… 21 Figura 4. GENERALIDADES DE UNA PUESTA A TIERRA……………………. 22 Figura 5. CIRCUITO SIMPLE PARA LA MEDICIÒN DE TENSIÓN…………… 29 Figura 6. CIRCUITO SIMPLE PARA MEDICIÓN DE CORRIENTE DC………... 30 Figura 7. CIRCUITO SIMPLE PARA MEDIR LA CORRIENTE EN DC EN UN

MEDIDOR DIGITAL…………………………………………………….. 30 Figura 8. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA, ADECUACIÓN PARA

CORRIENTE……………………............................................................... 30 Figura 9. VOLTAJE DETERMINANTE DE UNA MEDICIÓN SEÑAL SENOSOIDAL RECORTADA EN MEDIA ONDA………….………….. 31 Figura 10. RESPUESTA DE LECTURA DE UN INSTRUMENTO DIGITAL…….. 40 Figura 11. DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD NORMAL……………….……. 50 Figura 12. INCERTIDUMBRE DE LA MAGNITUD MEDIDA…………………… 50 Figura 13. IGUAL FUNCIONAMIENTO, DIFERENTE ESPECIFICACIÓN…….. 65 Figura 14. CONVERSIÓN ANÁLOGA DIGITAL………………………………….. 68 Figura 15. INSTRUMENTOS DE REFERENCIA…………….…………………….. 71 Figura 16. EJEMPLO DE TRAZABILIDAD DE LA MEDIDA…………………….. 73 Figura 17. DEPENDENCIA DE LAS UNIDADES ELÉCTRICAS DE LAS UNIDADES MECÁNICAS…….................................................................. 93 Figura 18. INDEPENDENCIA DE LAS UNIDADES BÁSICAS CON LAS

CONSTANTES µ0, E0 Y C0 ……………………………………….…… 95 Figura 19. BALANZA DE CORRIENTE…………………………………………… 96 Figura 20. THOOMPSON-LAMPARD……………………………………………… 97

Figura 21. RELACIÓN INFORMAL DE LAS ORGANIZACIONES DE METROLOGÍA LEGAL…………………………………………………. 105 Figura 22. EL ROLE DE LA ANSI……………………….………………………….. 105

______________________________________________________________________________________ Dirección: Universidad de la Salle - Facultad de Ingeniería Eléctrica. Carrera 2a No. 10 – 70, Bogotá D.C.

Teléfono (091) 2438619; Fax: 2868391; E-mail: [email protected].

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROYECTO DE GRADO



Autor: Juan Guillermo Martínez Echeverry Código 42972057 Rafael Leonardo Sanabria Gutiérrez Código 42951053 Director: Ing. Ruth Adriana Navas Contreras

Año: 2003

RESUMEN La Metrología es el campo del conocimiento que estudia todos los problemas relativos a las mediciones e involucra el concepto tanto teórico como práctico relativo a las mismas, cualquiera que sea su exactitud o precisión. Los principales campos de la metrología son: las unidades de medida y los patrones de medición, la medida en sí misma, los instrumentos utilizados para tal fin y los observadores que intervienen en ella. Investigar el efecto de la variación de cualquiera de estos factores es de gran importancia debido a sus implicaciones, las cuales se relacionan con la uniformidad de la medición y unidades de medida, la garantía de un intercambio justo de mercancías y la facilidad de disponer de patrones trazables para la industria. El presente proyecto tiene el propósito de crear las bases necesarias para el posterior diseño e implementación de un laboratorio de metrología en la Universidad de La Salle, que prestaría sus servicios a la industria, la docencia y la investigación, contribuyendo así al desarrollo del sector eléctrico y en especial la búsqueda en la profundización en el campo de las medidas eléctricas. Bajo esta premisa se dio inicio al documento estableciendo los aspectos importantes que se deben tener en cuenta en lo que se refiere a las instalaciones y las condiciones ambientales que debe cumplir un laboratorio de metrología para la calibración de instrumentos de



medición. Posteriormente se realizó un estudio en el que se especifican los métodos de calibración y normas técnicas que aplican, los equipos patrones y equipos objeto de prueba que se deben tener en cuenta. Adicionalmente se establecen los requerimientos económicos de un laboratorio para efectuar calibraciones a equipos de medición de variables eléctricas tales como: amperímetros y voltímetros análogos y digitales en AC y DC, cosenofímetros, frecuencímetros, multímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales. Por último se da una idea general de la inversión que se requiere, un listado general de los equipos y dispositivos necesarios, pautas para la conformación del equipo humano encargado de la prestación de los servicios, el tiempo estimado que demoraría la implementación del laboratorio y el espacio físico que se requeriría para el posterior estudio de factibilidad y construcción del laboratorio de metrología. En el campo de la metrología Colombia se desempeña de forma dependiente de la tecnología extranjera, limitando así su capacidad de producción y de formación de un mayor número de profesionales que se desempeñen en esta área. La demanda de los equipos objeto de prueba, constituye un incentivo para la fabricación en el país de bienes de capital que aún se importan. Dentro de este contexto, se considera esencial el disponer de laboratorios adecuados, como son los de metrología, que permitan actividades de investigación básica aplicada, que incentive el desarrollo de una capacidad tecnológica nacional, apoyando e impulsando la industria local, para disminuir la dependencia del exterior en insumos y componentes de equipos eléctricos, y de esta manera ahorrar divisas con el aprovechamiento de recursos propios. El laboratorio constituye el medio por el cual las empresas involucradas en el sector eléctrico, la industria como tal, sea cual sea su índole; comprueben el cumplimiento de las especificaciones técnicas de los equipos que adquieren para medición. Para los centros de investigación son un apoyo invaluable en el desarrollo de proyectos, además una base importante dentro del campo de la estandarización. A nivel nacional e internacional se ha implementado una red de laboratorios de metrología y de ensayo, en donde los organismos que conforman el sector eléctrico (Generadores, Distribuidores, Comercializadores y Consumidores), concurren para comprobar el cumplimiento de las especificaciones técnicas de los equipos de medida que ellos adquieren. La metrología cumple un papel fundamental, específicamente en lo relacionado con la reducción de pérdidas técnicas y no técnicas en el sistema, teniendo en cuenta que con la medición es posible determinar el control que se debe implementar para la disminución de las mismas. Por esta razón los laboratorios de Metrología se constituyen en un apoyo invaluable para los centros de investigación en el desarrollo de proyectos, siendo además base importante dentro del campo de la normalización. Dentro de este marco surge el tema de investigación a ser desarrollado en este trabajo, el cual pretende realizar un estudio de Pre-factibilidad para la implementación de un laboratorio de metrología para la Universidad De La Salle.



La investigación es la única herramienta con que cuenta una nación para desarrollarse y evolucionar como país. De ésta provienen todos los recursos necesarios cuando se tiene un objetivo preciso que genere un bien común. La educación es la estructura de una sociedad con visión futura y que tiene como firme propósito alcanzar el bienestar de la sociedad y por ende el bien propio. La metrología en el sector eléctrico a través del tiempo se ha venido convirtiendo en un área de gran interés, ya que se ha establecido como herramienta útil para la solución de problemas tanto técnicos como económicos. Un ejemplo claro lo constituyen los medidores de energía eléctrica, a cualquier nivel (industrial y/o residencial). El cobro que se le haga a un usuario depende de la medida que el contador esté registrando y por tal motivo un error en esta medida se vería reflejado en un perjuicio económico para el comercializador o para el usuario. En el aspecto técnico, la metrología también ha jugado un papel muy importante, por ejemplo la exactitud de los transformadores de corriente y de potencial para la conexión de equipos de medida, de protección y de control, ya que de esta especificación depende el desempeño de un diseño eléctrico para un sistema de potencia. Debido a la importancia que ha representado la metrología a escala mundial, el gobierno colombiano a través de sus entidades reguladoras, se ha puesto en la tarea de censar los estudios que se están desarrollando actualmente en el país en lo que se refiere a este tema, con el propósito de realizar un análisis de la situación actual de la metrología. Las universidades como la Universidad del Valle y la Autónoma en Cali, ya tienen conocimiento de cuán importante es el aspecto de la metrología y cuentan con un laboratorio acreditado como soporte tanto investigativo para el sector, como económico para la universidad. Con este antecedente la Universidad Nacional está también en pro de este desarrollo y desea unificar sus laboratorios (alta tensión, máquinas, y posteriormente el de iluminación y metrología), con el fin de entrar en esta área tan importante para el sector. En el tema de la metrología (que es tan importante para el desarrollo óptimo de este proyecto de grado en lo que se refiere al tema eléctrico), la Universidad de La Salle no ha logrado aún ningún reconocimiento, razón por la cual se ve la necesidad de asignar los recursos necesarios para quedar a la vanguardia en este tema. La Universidad de La Salle puede mejorar el uso de sus recursos y ponerse a tono en la tendencia del siglo XXI de llevar una economía a escala, la cual es la de aprovechar todos sus recursos al máximo. Existe una ausencia de entidades que estén desarrollando estudios de investigación sobre este tema de la metrología ya sea porque no están interesadas en hacerlos, por falta de información, porque no ven la importancia o por motivos económicos. Pero las universidades tienen toda la capacidad de abordar estos estudios, ya que son entidades



creadas para realizar análisis, proyectos e investigaciones que pueden ser llevados a cabo por docentes y/o estudiantes. Este proyecto de grado se fundamenta en la incidencia que han tenido en la investigación aspectos tales como la ciencia, la tecnología, las teorías y los métodos que han enriquecido nuestros conocimientos dando lugar al buen uso del ingenio y la teoría, lo anterior se demuestra en el proceso y gestión de la investigación que se ha forjado a partir de este trabajo que como consecuencia es la respuesta a nuestro afán de buscar soluciones a los problemas que se presentan en nuestra sociedad como futuros profesionales e ingenieros. Con base en este proyecto se propondría establecer un centro de estudios en metrología para mediciones en baja tensión, el cual estaría constituido por: el laboratorio de calibración orientado a la prestación de servicios, un área que estaría dedicada a la docencia, donde los equipos patrones de medición y objeto de prueba se especifican en este proyecto. En el área dedicada para la docencia, se dictarían cursos y capacitaciones para profundizar el aspecto metrológico. Por último el área para trabajos de investigación en la cual los equipos y elementos serían seleccionados según los temas a estudiar y las necesidades que paulatinamente puedan surgir. Dentro de una economía de escala todas las entidades públicas y privadas buscan continuamente mejorar sus productos y/o servicios con el propósito de encontrar su desarrollo y su sostenimiento. En este orden de ideas, la herramienta mas efectiva y económica es la estandarización, ya que se encuentran definidos los requerimientos, procedimientos, métodos de calibración y adicionalmente facilitaría el proceso de comunicación en términos técnicos. Parámetros que son relevantes y deben ser tenidos en cuenta a la hora de desarrollar el estudio de factibilidad y diseño del laboratorio que posteriormente determinen la viabilidad y aceptación del proyecto ante las entidades correspondientes para su acreditación. La estandarización crea desarrollo, ya que con los requerimientos que esta establece se fomenta la investigación y adelantos tecnológicos. Un laboratorio de metrología en la Universidad de La Salle abriría sus puertas al mundo no solo al mercado nacional sino internacional inclusive, ya que en muchos países aún no existe el desarrollo que se ha alcanzado en Colombia en el ámbito metrológico. El área de investigación es de caso especial y hay que tratarlo de forma independiente, ya que lo deseable en investigación es poseer la mejor información y conocimientos del tema y los equipos para realizar grandes investigaciones, que quizás el gobierno Colombiano y las empresas privadas no estén en capacidad de realizar. Existe una ausencia de entidades que estén desarrollando estudios de investigación sobre este tema de la metrología ya sea porque no están interesadas en hacerlos, por falta de información, porque no ven la importancia o por motivos económicos. Pero las universidades tienen toda la capacidad de abordar estos estudios, ya que son entidades creadas para realizar análisis, proyectos e investigaciones que pueden ser desarrollados por los docentes y estudiantes. Es por esto que



la Universidad de La Salle puede mejorar el uso de sus recursos y ponerse a tono en la tendencia del siglo XXI de llevar una economía a escala, la cual es la de aprovechar todos sus recursos al máximo. El laboratorio de metrología es una herramienta que contribuirá con el desarrollo de una cultura que integre en los procesos de gestión de calidad del sector en general, el concepto e importancia de un sistema de mediciones confiable; a través del ofrecimiento de servicios de calibración, capacitación y asesoría en metrología eléctrica.

_________________________________________________________________________________________________________________JUAN GUILLERMO MARTÍNEZ ECHEVERRY RAFAEL LEONARDO SANABRIA GUTIERREZ

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INTRODUCCIÓN

La Metrología es el campo del conocimiento que estudia todos los problemas relativos a lasmediciones e involucra el concepto tanto teórico como práctico relativo a las mismas,cualquiera que sea su precisión.

Los principales campos de la metrología son: las unidades de medida y los patrones demedición, la medida en sí misma, los instrumentos utilizados para tal fin y los observadoresque intervienen en ella. Investigar el efecto de la variación de cualquiera de estos factoreses de gran importancia debido a sus implicaciones, las cuales se relacionan con launiformidad de la medición y unidades de medida, la garantía de un intercambio justo demercancías y la facilidad de disponer de patrones trazables para la industria.

El presente proyecto tiene el propósito de crear las bases necesarias para el posteriordiseño e implementación de un laboratorio de metrología en la Universidad de La Salle,que prestaría sus servicios a la industria, la docencia y la investigación, contribuyendo así aldesarrollo del sector eléctrico y en especial la búsqueda en la profundización en el campode las medidas eléctricas.

En este campo Colombia se desempeña de forma dependiente de la tecnología extranjera,limitando así su capacidad de producción y de formación de un mayor número deprofesionales que se desempeñen en esta área.

La demanda de los equipos objeto de prueba, constituye un incentivo para la fabricación enel país de bienes de capital que aún se importan. Dentro de este contexto, se consideraesencial el disponer de laboratorios adecuados, como son los de metrología, que permitanactividades de investigación básica aplicada, que incentive el desarrollo de una capacidadtecnológica nacional, apoyando e impulsando la industria local, para disminuir ladependencia del exterior en insumos y componentes de equipos eléctricos, y de esta maneraahorrar divisas con el aprovechamiento de recursos propios.

El laboratorio constituye el medio por el cual las empresas involucradas en el sectoreléctrico, la industria como tal, sea cual sea su índole; comprueben el cumplimiento de lasespecificaciones técnicas de los equipos que adquieren para medición.

Para los centros de investigación son un apoyo invaluable en el desarrollo de proyectos,además una base importante dentro del campo de la estandarización.

A nivel nacional e internacional se ha implementado una red de laboratorios de metrologíay de ensayo, en donde los organismos que conforman el sector eléctrico (Generadores,Distribuidores, Comercializadores y Consumidores), concurren para comprobar el


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cumplimiento de las especificaciones técnicas de los equipos de medida que ellosadquieren. La metrología cumple un papel fundamental, específicamente en lo relacionadocon la reducción de pérdidas técnicas y no técnicas en el sistema, teniendo en cuenta quecon la medición es posible determinar el control que se debe implementar para ladisminución de las mismas. Por esta razón los laboratorios de Metrología se constituyen enun apoyo invaluable para los centros de investigación en el desarrollo de proyectos, siendoademás base importante dentro del campo de la normalización.

Dentro de este marco surge el tema de investigación a ser desarrollado en este trabajo, elcual pretende realizar un estudio de Pre-factibilidad para la implementación de unlaboratorio de metrología para la Universidad De La Salle.

La investigación es la única herramienta con que cuenta una nación para desarrollarse yevolucionar como país. De ésta provienen todos los recursos necesarios cuando se tiene unobjetivo preciso que genere un bien común. La educación es la estructura de una sociedadcon visión futura y que tiene como firme propósito alcanzar el bienestar de la sociedad ypor ende el bien propio.

La metrología en el sector eléctrico a través del tiempo se ha venido convirtiendo en unárea de gran interés, ya que se ha establecido como herramienta útil para la solución deproblemas tanto técnicos como económicos. Un ejemplo claro lo constituyen los medidoresde energía eléctrica, a cualquier nivel (industrial y/o residencial).

El cobro que se le haga a un usuario depende de la medida que el contador esté registrandoy por tal motivo un error en esta medida se vería reflejado en un perjuicio económico parael comercializador o para el usuario. En el aspecto técnico, la metrología también ha jugadoun papel muy importante, por ejemplo la exactitud de los transformadores de corriente y depotencial para la conexión de equipos de medida, de protección y de control, ya que de estaespecificación depende el desempeño de un diseño eléctrico para un sistema de potencia.

Debido a la importancia que ha representado la metrología a escala mundial, el gobiernocolombiano a través de sus entidades reguladoras, se ha puesto en la tarea de censar losestudios que se están desarrollando actualmente en el país en lo que se refiere a este tema,con el propósito de realizar un análisis de la situación actual de la metrología.

Las universidades como la Universidad del Valle y la Autónoma en Cali, ya tienenconocimiento de cuán importante es el aspecto de la metrología y cuentan con unlaboratorio acreditado como soporte tanto investigativo para el sector, como económicopara la universidad. Con este antecedente la Universidad Nacional está también en pro deeste desarrollo y desea unificar sus laboratorios (alta tensión, máquinas, y posteriormente elde iluminación y metrología), con el fin de entrar en esta área tan importante para el sector.

En el tema de la metrología (que es tan importante para el desarrollo óptimo de esteproyecto de grado en lo que se refiere al tema eléctrico), la Universidad de La Salle no ha


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logrado aún ningún reconocimiento, razón por la cual se ve la necesidad de asignar losrecursos necesarios para quedar a la vanguardia en este tema.

La Universidad de La Salle puede mejorar el uso de sus recursos y ponerse a tono en latendencia del siglo XXI de llevar una economía a escala, la cual es la de aprovechar todossus recursos al máximo.

Existe una ausencia de entidades que estén desarrollando estudios de investigación sobreeste tema de la metrología ya sea porque no están interesadas en hacerlos, por falta deinformación, porque no ven la importancia o por motivos económicos. Pero lasuniversidades tienen toda la capacidad de abordar estos estudios, ya que son entidadescreadas para realizar análisis, proyectos e investigaciones que pueden ser llevados a cabopor docentes y/o estudiantes.

_________________________________________________________________________________________________________________ JUAN GUILLERMO MARTÍNEZ ECHEVERRY RAFAEL LEONARDO SANABRIA GUTIERREZ

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1 REQUERIMIENTOS ADMINISTRATIVOS Y FÍSICOS DE

UN LABORATORIO DE METROLOGÍA 1.1 ADMINISTRACIÓN DE UN LABORATORIO DE METROLOGÍA

PARA LA CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

1.1.1 Organización.

La Universidad de La Salle siendo una organización considerada legalmente responsable, es una entidad que está en capacidad de implementar un laboratorio de metrología en el área de energía (instrumentos de medición de variables eléctricas, tales como: amperímetros y voltímetros análogos y digitales en AC y DC, cosenofímetros, frecuencímetros, multímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales), con el ánimo de fomentar y promover la integración y enlace de los esfuerzos en investigación, desarrollo y producción, relacionados con la metrología y el aseguramiento de la calidad con base en los lineamientos de la norma utilizada para tal fin que es la norma NTC-ISO-IEC 17025 en beneficio de la Universidad, el sector productivo de la región y el país y de las autoridades regulatorias u organizaciones que otorguen reconocimiento. Como el laboratorio formará parte de una organización universitaria que desempeña actividades distintas a las calibraciones, se deben definir las responsabilidades del personal clave en la organización, que esté involucrado o ejerza influencia en las actividades de calibración del laboratorio a fin de identificar conflictos de interés.

Notas:

• Donde el laboratorio hace parte de una organización mayor, las disposiciones organizacionales deberían ser tales que los departamentos que presenten conflictos de interés, tales como los de producción, mercadeo, comercial o el financiero no influyan de manera adversa en que el laboratorio cumpla con los requisitos de la norma.

• Si el laboratorio busca ser reconocido como un laboratorio de tercera parte…véase glosario…, este debería estar

en capacidad de demostrar que es imparcial y que éste y su personal se encuentran libres de cualquier presión indebida comercial, financiera u otra que pudiera influir es su criterio técnico. Es recomendable que el laboratorio de calibración de tercera parte no se comprometa con ninguna actividad que pueda poner en peligro la confianza en su independencia de criterio o integridad en relación con sus actividades de calibración.1

Como se ilustra en la figura 1, el decano es la cabeza mayor de la facultad de Ingeniería Eléctrica, el cual es el primer ente al que se acude para fomentar la idea de crear un laboratorio que permitirá una mejor formación de profesionales que se desempeñarán

1 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Requisitos generales de competencia de laboratorios de ensayo y calibración, Requisitos de gestión. Bogotá : ICONTEC, 2001. p. 4 (NTC-ISO-IEC 17025)


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dentro del sector, lo que se vería reflejado en el ambiente investigativo del mismo. Con profundización en el área de metrología, ya que la universidad por ser una institución de orden científico debe ser una de las poseedoras de este tipo de laboratorios, que además de beneficiar la capacidad tecnológica de un país, por ende se beneficiará propiamente, ya que obtendrá recursos de todos los sectores que se vean beneficiados por ella. Por conducto regular y siguiendo la jerarquía del organigrama de la universidad…véase

ANEXO 3…, el área de ingeniería, arquitectura y urbanismo en cabeza de su director es la siguiente fase dentro del proceso de viabilidad de éste proyecto, y que ésta decisión está ligada a su vez de la vicerrectoría académica en conjunto con la rectoría dando el aval para que la decisión final sea tomada por el consejo directivo de la Universidad De La Salle.

FIGURA 1. ORGANIGRAMA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE

1.1.2 Sistema de Calidad.

Este tema tiene como fin describir cómo es documentado el sistema de calidad para garantizar que se preste un servicio con los requisitos especificados y los elementos del sistema de calidad según lo establecido en la norma NTC-ISO-IEC-17025. El Sistema de Calidad implementado en un Laboratorio de Metrología, está fundamentado para asegurar la confiabilidad en los servicios que brinda. Éste contempla el estricto cumplimiento de las normas, procedimientos y demás documentos referenciados en un Manual, que corresponden al tipo, alcance y volumen de las actividades que él mismo desempeña. De igual forma, el laboratorio se compromete a cumplir con las exigencias establecidas mediante los documentos aprobados para su funcionamiento.

DECANO

SECRETARIO DE DECANATURA

CORDINADORES DEAREAS

JEFES DEINVESTIGACIÓN

COORDINADOR DELABORATORIOS

SECRETARIA

PROFESORESGRUPOS DEINVESTIGACIÓN RAMA IEEEEGRESADOS

ASELSALLE


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1.1.2.1 Documentación.

La documentación del sistema de calidad se distribuye en los cinco niveles detallados en la figura 2, para satisfacer la necesidad de administrar y controlar efectivamente el sistema de calidad.

1.1.3 Personal.

La capacidad del laboratorio de producir calibraciones correctamente documentadas y trazables es primordial. Pero el laboratorio también tiene que proporcionar sus servicios de una manera oportuna, conveniente, y económica. La dirección del laboratorio debe asegurar la competencia de todo su personal, empezando por los que operan un equipo específico, realizan pruebas y/o calibraciones, evalúan resultados y firman certificados de calibración. De estos depende el buen rendimiento y funcionamiento del laboratorio y lo más importante su reputación y credibilidad. Se debe proporcionar la adecuada supervisión al emplear personal que se halle en entrenamiento. El personal debe ser calificado sobre la base de una educación adecuada, entrenamiento, experiencia y/o habilidades demostradas, según se requiera.

Nota:

1. El laboratorio es responsable de cumplir los requerimientos de certificación de personal especificados. Los requisitos para

certificación de personal pueden ser regulatorios, incluidos en las normas para el campo técnico específico, o requeridos por el cliente.

2. Se recomienda que el personal responsable de las opiniones e interpretación incluidas en los certificados de calibración, además de la calificación adecuada, entrenamiento, experiencia y conocimiento satisfactorio de las calibraciones realizadas también posea: • Conocimiento pertinente de la tecnología empleada para la fabricación de los elementos, materiales, productos, etc.

ensayos, o la forma en que se emplean o se busca que se empleen, y de los defectos o degradaciones que pueden ocurrir durante o en el servicio.

• Conocimiento de los requerimientos generales expresados en la legislación y normas.

• Que tenga un entendimiento de la importancia de las desviaciones halladas con respeto al uso normal de los elementos,

materiales, productos, etc. relacionados.2

2 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFIACIÓN. Requisitos generales de competencia de laboratorios de ensayo y calibración, Op.cit.,p.16

FIGURA 2. DOCUMENTOS DEL SISTEMA DE CALIDAD

NINEL 1

NIVEL 2

NIVEL 3

NIVEL 4

NIVEL 5

MANUAL DE CALIDAD

PLAN DE CALIDAD

MANUAL DEPROCEDIMIENTOS

REGISTROS

DOCUMENTOSEXTERNOS


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El encargado del laboratorio de calibración tiene responsabilidades amplias y variadas. Debe ser por lo menos técnico especialista, conocer los principios de la metrología, debe ser un elemento imparcial sobre los procedimientos de calibración ejecutados y sobre los resultados obtenidos en éstas. Es responsable de formular las metas con respecto a la educación, capacitación y habilidades del personal del laboratorio. Por medio de la política y procedimientos del laboratorio se estará en condiciones de identificar las necesidades de capacitación de su personal. Él debe ser un organizador, un líder, el encargado de orientar el negocio, y el encargado de la motivación del personal bajo su mando, para fines de investigación. Él es responsable de todos los aspectos de la operación del laboratorio como organización de servicios e investigaciones.

Los programas de capacitación deben ser acordes a las tareas presentes y futuras del laboratorio…Véase Capítulo 5...

En el laboratorio de metrología debe existir personal específico para desempeñar tipos especiales de calibraciones, emitir certificados de calibración, brindar opiniones e interpretaciones y operar tipos de equipos especiales. El laboratorio debe mantener registros de las autorizaciones pertinentes, competencia, calificaciones académicas y profesionales, entrenamiento, habilidades y experiencia de todo el personal técnico, incluyendo el personal contratado. Esta información debe hallarse fácilmente, estar disponible y debe incluir la fecha en el cual se confirma la autorización y/o competencia.2

La capacidad de proporcionar un servicio oportuno, depende de factores técnicos, económicos y humanos. Se requiere de un sistema apropiado de recursos, detenidamente escogido e inteligentemente administrado. En cuanto a esto, el laboratorio tiene mucho en común con una fábrica de producción. Dado un sistema de recursos, la carga de trabajo debe ser colocada en un camino que sea compatible con los objetivos establecidos. Fijados los objetivos, el encargado puede planear, evaluar, y medir el funcionamiento de las operaciones del laboratorio.

Fuente: www.fluke.com


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1.1.4 Carga de trabajo del laboratorio.

Para entender y ocuparse de la capacidad del laboratorio, la siguiente información es requerida:

• Un inventario de los instrumentos utilizados en el laboratorio, donde el dato más

relevante para la identificación de estos es el número de serial dado por el fabricante. En algunos casos, categorías más genéricas se pueden utilizar, como por ejemplo “multímetros de 3 ½ dígitos”.

• El número de calibraciones promedio por año para cada categoría. • El tiempo de calibración promedio para cada categoría. En este punto se deben

considerar las horas de trabajo y del equipo, como sea apropiado.

1.2 INSTALACIONES Y CONDICIONES AMBIENTALES La necesidad de controlar el ambiente físico en el cual los instrumentos objeto de prueba sean calibrados y las mediciones sean realizadas se vuelven evidentes una vez se identifican que todos los parámetros físicos son influenciados de alguna manera por el ambiente. Las instalaciones del laboratorio para calibración, incluyendo pero no limitándose a las fuentes de energía, iluminación y condiciones ambientales deben ser tales que faciliten el correcto desempeño de las calibraciones.

El laboratorio debe garantizar que las condiciones ambientales no invaliden los resultados o afecten de manera adversa la calidad requerida de cualquier medición. Se debe tener especial cuidado al llevar a cabo calibraciones en sitios diferentes a una instalación permanente del laboratorio. Se deben documentar los requisitos técnicos para instalaciones y condiciones ambientales que pueden afectar los resultados de las calibraciones.

Algunos de los requerimientos ambientales tienen que ver más con la comodidad del trabajador, la salud y la seguridad más que la susceptibilidad del instrumento. Una iluminación adecuada, niveles seguros y no perturbables de ruido, buena ventilación y un apropiado y seguro aterrizaje eléctrico de las fuentes y equipos son unos de los requerimientos a tener en cuenta. El laboratorio debe controlar y registrar las condiciones ambientales en la forma requerida por las especificaciones, métodos y procedimientos pertinentes o cuando ellas influyan en la calidad de los resultados. Se debe prestar debida atención, por ejemplo, al polvo, perturbaciones electromagnéticas, radiación, humedad, suministro eléctrico, temperatura y niveles de sonido y vibración, según sea apropiado para las actividades


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técnicas relacionadas. Se deben detener las calibraciones cuando las condiciones ambientales pongan en peligro los resultados de la calibración.

Las magnitudes eléctricas tienden a ser menos sensibles al ambiente que las físicas, mecánicas y dimensionales. Consecuentemente, los requerimientos para el control ambiental de patronamiento eléctrico y calibración son generalmente mucho menores. Usualmente los parámetros que deben ser considerados son: Temperatura, Humedad, Presión barométrica (en algunos casos), emisiones de radiofrecuencia e interferencias electromagnéticas.

La edificación seleccionada para ubicar el laboratorio debe ser una construcción sólida y ésta debe ser de concreto. Lugares por encima del suelo o sobre mezanines deben ser evitados ya que estos son susceptibles a movimientos estructurales y es difícil alcanzar un aislamiento de vibración.

1.2.1 Disposición del laboratorio.

El diseño real de un laboratorio refleja la misión y recursos físicos del laboratorio. Por ejemplo, cuartos separados pueden ser utilizados para calibraciones eléctricas, de temperatura, presión, dimensionales, ópticas y otras. Estos cuartos pueden ser independizados más a medida que los patrones primarios o de trabajo son calibrados. Algunos cuartos, aquellos utilizados para calibraciones eléctricas de gran variedad de instrumentos, pueden ser grandes y tener más número de bancos de trabajo. Otros cuartos pueden ser más modestos en tamaño con solamente uno o dos bancos de trabajo.

1.2.2 Construcción.

Las paredes del laboratorio deben tener incorporadas barreras contra la humedad. Estas barreras pueden consistir de placas plásticas o de poliuretano, insertadas dentro de las paredes, ó láminas plásticas revistiendo las superficies internas de las paredes. El número de puertas en el laboratorio debe ser reducido y mantenido al mínimo, pero debe cumplir claro con las regulaciones de seguridad e incendios.

1.2.3 Requerimientos eléctricos.

Los requerimientos eléctricos deben ser calculados cuando se esté realizando el diseño eléctrico para el laboratorio. Requerimientos típicos eléctricos para equipos patrones y de


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prueba, incluyendo los equipos objeto de prueba son encontrados en la norma NTC 2050. Este no incluye los requerimientos ambientales y contra descargas atmosféricas3.

1.2.4 Energía Regulada.

Actualmente, la mayoría de los laboratorios del tipo de instrumentos de medida tienen incorporado un sistema de voltaje regulado. Por lo tanto su operación es relativamente independiente de las variaciones del voltaje no regulado, a menos que éste se salga del margen del ± 10% del voltaje nominal de diseño. Con esto en mente, es aceptado el utilizar el sistema de energía eléctrica de la compañía local directamente sin realizar un acondicionamiento más allá de las condiciones normales de calidad, confiabilidad y continuidad del servicio. Si el voltaje regulado es necesario debido a requerimientos especiales, los tomacorrientes de los equipos deben ser regulados para mantener el voltaje en un margen del ± 2% del voltaje promedio o nominal. El tiempo de respuesta de los reguladores de voltaje no debe exceder de 0.3 segundos, y la distorsión armónica total no debe pasar del 5% sobre el rango total de la carga. El ruido eléctrico debe ser también considerado y evaluado.

1.2.5 Puesta a Tierra.

Un buen sistema de puesta a tierra es requerido para proveer integridad en la medida y un blindaje efectivo para las interferencias electromagnéticas EMI. Los sistemas de puesta a tierra mantienen un voltaje de referencia equipotencial para la seguridad de los instrumentos, protección contra electrostática, y del operario. La puesta a tierra también da un camino de descarga para corrientes de corta duración debidas a descargas atmosféricas, y previene daños en el sistema provenientes de picos repentinos en las líneas de distribución. La puesta a tierra es esencial para la protección y operación de procesos de control electrónico y en las comunicaciones. La resistencia de un sistema de puesta a tierra

3 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFIACIÓN. Código Eléctrico Colombiano : Requisitos de las instalaciones eléctricas. Bogotá : ICONTEC, 1998. p.10. (NTC 2050)

Fuente: National Electrical Code. Art. 250

FIGURA 3. MALLA DE PUESTA A TIERRA TÍPICA


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está compuesta de lo siguiente:

• La resistencia de los electrodos de puesta a tierra y el cable conector.

• La resistencia del contacto entre el electrodo y el suelo directamente en contacto con el electrodo.

• La resistencia de la masa de tierra que rodea el electrodo de cobre.

Generalmente la resistencia del electrodo y la resistencia de contacto entre el electrodo y el suelo, serán pequeñas comparadas con la resistencia de la masa de tierra rodeando el electrodo.4

1.2.6 Ventilación.

Los sistemas de aire acondicionado para un laboratorio deben proveer buena circulación de aire y ventilación. Un sistema de aire acondicionado minimizará los gradientes de temperatura adentro y alrededor del laboratorio. Estos problemas ocurren ya que los equipos utilizados dentro del laboratorio generan una temperatura estable de trabajo que al ser sumada provoca gradientes de temperatura, igualmente la temperatura corporal del personal que labora dentro del laboratorio. 1.2.7 Iluminación.

Se debe utilizar iluminación fluorescente en el área del laboratorio con el fin de minimizar calentamiento. Una de las normas cita que la intensidad de iluminación debe ser de 1076 lux nominales (sin penumbra), y 860 lux como mínimo, a la altura de trabajo en todo el laboratorio. Sin embargo, los requerimientos de los niveles de iluminación se relacionan más con los factores humanos, y el nivel de iluminación dado por esta norma es muy alto para la mayoría de las operaciones ya que causan incomodidad y molestia física. Niveles menores son aceptables sin son adecuados para trabajos manuales.

4 ESTADOS UNIDOS, Calibration: Philosophy in Practice : Eviromental Conditions : p. 25-5

Fuente: Seringel, Ing. Favio Casas

FIGURA 4. GENERALIDADES DE UNA PUESTA A TIERRA


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1.2.8 Control de Temperatura.

El control de temperatura y humedad es un elemento crucial para el diseño del laboratorio. Y como las fluctuaciones de temperatura afectan determinantemente la humedad, su control se hace muy importante. En muchas áreas geográficas, la temperatura y humedad requieren un control directo.

En disciplinas mecánicas y ópticas, la temperatura internacionalmente aceptada es de 20ºC. Para laboratorios electrónicos, la situación es algo diferente. Las comparaciones internacionales se hacen generalmente a 20ºC, y muchos países han adoptado esto como su estándar. Algunos países utilizan 25ºC mientras que otros, incluyendo los Estados Unidos han adoptado 23ºC como su estándar. Para laboratorios de electricidad en Colombia se ha definido una temperatura de 23ºC ±2 ºC de acuerdo a la resolución No. 140 de 1994-02-04. En climas cálidos, existe la gran ventaja de usar un estándar de temperatura alto, ya que el sistema de control de temperatura requerirá menor capacidad para enfriar, lo cual resulta en un sistema de bajo costo y fácil control, y el personal tendrá un ambiente más confortable de trabajo. En climas más fríos, menor energía de calefacción es requerida para mantener un estándar de temperatura

bajo. El factor limitante en este caso será la comodidad del personal del laboratorio. Los problemas pueden aparecer cuando un laboratorio utiliza una temperatura inconsistente con la que utiliza el centro de control de metrología del país. Utilizar una temperatura diferente a la establecida como estándar en el país, requiere que los patrones de calibración utilizados en ese laboratorio sean calibrados a una temperatura no estándar. O se tendrían que realizar correcciones de temperatura, incrementando el costo de la calibración y reduciendo la integridad de ésta. Esto sólo es necesario si no se establecen condiciones de temperatura de trabajo para el laboratorio.

La magnitud de las desviaciones del promedio o de los valores de temperatura nominal es tan importante como el valor absoluto del promedio. La variación permisible depende de la carga de trabajo de calibración como de los patrones utilizados. Esto por un lado influencia el costo del sistema de control de temperatura. La mayoría de los instrumentos electrónicos tiene un valor de tolerancia para los cambios de temperatura y muchos de ellos están especificados sobre un rango de ±5 ºC, sin embargo existen rangos de funcionamiento más amplios para los instrumentos, esto depende de los fabricantes. De todas maneras, existen muchos instrumentos o patrones


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que requieren un control de temperatura muy estricto. La medida moderna de la incertidumbre combinada con la sensitividad de temperatura del equipo conlleva a unos requerimientos de control muy rigurosos. Un laboratorio de patrones, por ejemplo solo aceptará variaciones de ±0.6 ºC. Un laboratorio menos crítico aceptará ± 1ºC, y un laboratorio de calibración de instrumentos portátiles con un patrón multifunción podrá trabajar adecuadamente con un margen de ±5 ºC de regulación. 1.2.9 Monitoreo de la Temperatura.

Monitorear la temperatura del laboratorio es importante y usualmente es requerido un regulador. Cuando sea aplicado un monitoreo, los instrumentos para tal fin deben ser ubicados a una altura pertinente para monitorear el área de prueba. Este debe estar al nivel del operador o del equipo donde de igual forma este sea de fácil acceso. Una vez el sistema de control de temperatura sea instalado, su funcionamiento debe ser revisado. Dos tipos de pruebas son normalmente realizadas, estas son: temperatura absoluta y gradientes de temperatura. La temperatura absoluta será monitoreada durante todo el tiempo en que el laboratorio esté en funcionamiento, esto por medio de un monitor, o registrador de datos de temperatura, o algún tipo de sistema digital conectado a puntas de prueba por todo el laboratorio. Estos datos serán continuamente registrados y almacenados.

Nota: Es importante que estos datos sean guardados para auditorías posteriores de calidad. Utilizando el mismo sistema de recolección de datos de temperatura para la temperatura absoluta se pueden realizar también tomas de gradientes de temperatura en instantes de tiempo. Idealmente, las medidas deben ser tomadas con todos los equipos del laboratorio encendidos y funcionando y todas las personas del laboratorio trabajando, e igualmente con todos los equipos apagados y nadie dentro del laboratorio. Esto podría resultar difícil de realizar, pero es la única manera segura de determinar como la temperatura está siendo regulada bajo las peores condiciones. 1.2.10 Humedad.

El control de humedad es muy importante para la operación del laboratorio. Los valores de humedad alta y baja deben ser evitados. La estática eléctrica puede averiar el equipo e invalidar las medidas a humedades menores al 20% HR. Humedades por encima del 70% HR pueden causar que los equipos se humedezcan y esto ocasionar medidas erróneas. La humedad puede ser controlada por el sistema de aire acondicionado. Es posible tener un buen control de humedad, y un rango generalmente aceptado de humedad relativa que debe ser de 45± 10% HR según resolución No. 140 de 1994-02-04. Esto puede variar,


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dependiendo de la capacidad de trabajo del laboratorio, por ejemplo, los multímetros a diferencia de los patrones de resistencia, toleran una amplia variación en humedad. Existen instrumentos electrónicos tales como el higroscopio o higrómetro para medir los cambios de humedad en el ambiente. Estos instrumentos no dependen de materiales orgánicos para detectar la humedad. Estos por lo tanto responden más rápido y tienen una mayor sensibilidad y estabilidad. Un tipo de diseño utiliza una superficie con un espejo la cual se mantiene fría hasta que el vapor se forme en ella. La presencia de vapor es detectada opto-electrónicamente; la temperatura de condensación es combinada con la medida de la temperatura ambiente para mostrar la humedad relativa calculada.

1.2.11 Filtrado y Protección contra Interferencias de Radio Frecuencia RFI.

La mayoría de laboratorios utilizan equipos de medición electrónica que son susceptibles a interferencias irradiadas por energías electromagnéticas. Como resultado, el uso de una protección y filtrado debe ser aplicada para reducir la fuerza promedio del campo electromagnético, esto dentro del área donde se encuentra la instrumentación, esta RFI debe ser menor a 100 µV/m. Para la energía electromagnética en las líneas de distribución, la medida del voltaje de apertura no debe ser mayor a 100 mV. Una combinación del cable, el instrumento y el sellado del cuarto pueden ser requeridos para minimizar estas señales de interferencia. Es muy importante evaluar estos detalles en la etapa de planeamiento del laboratorio, antes de la construcción de este. Por lo tanto, es bueno tener un punto donde se encuentre RFI para poder realizar estudios como parte del proceso de diseño del laboratorio. Si los niveles de interferencia son excesivos, será el momento para diseñar e incorporar la protección contra RFI adecuada para reducir los niveles de interferencia a los tolerables.

Los requerimientos de protección contra RFI no terminan con los cables, los instrumentos y paredes. Existen factores que afectan el escudo del laboratorio, estos son:

• Sellado apropiado alrededor de ductos, y en sus respectivas entradas a los sistemas del

laboratorio. • Sellado efectivo en las puertas • Sellar las entradas de aire y ductos de escape • Escudar los muebles fluorescentes • Ruido en los computadores

En combinación, estas fuentes de ruido eléctrico y fugas deben presentar un nivel bajo de interferencia que el nivel residual dado por el laboratorio mismo ya protegido contra interferencias. De lo contrario, toda la efectividad del escudo será perdida.


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Como regla general, protección especial contra RFI probablemente no sea requerida. Esto es especialmente necesario si el laboratorio es de un nivel primario. Las excepciones ocurren cuando un laboratorio se encuentra situado cerca de una fuente de interferencia muy fuerte tal como un radar o una transmisora de radio, o un láser de alta potencia.


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2 MÉTODOS DE MEDICIÓN Y CALIBRACIÓN

Muchos factores determinan la exactitud y confiabilidad de las calibraciones efectuadas por un laboratorio determinado. Estos factores incluyen contribuciones de:

• factores humanos…véase numeral 1.1.3…; • instalaciones y condiciones ambientales…véase numeral 1.2…; • métodos de calibración…véase capítulo 2…; • equipos…véase capítulo 3…; • trazabilidad de la medición…véase numeral 3.3…; • el manejo de elementos de calibración. La manera en la cual los factores contribuyen a la incertidumbre total de la medición difiere en forma considerable entre los tipos de calibraciones. El laboratorio debe tener en cuenta estos factores al desarrollar métodos y procedimientos de calibración, en la capacitación y calificación de personal y en la selección y calibración del equipo que emplea...véase capítulo 3... Es necesario emplear métodos y procedimientos apropiados para todas las calibraciones dentro del alcance del laboratorio. Estos incluyen manejo, transporte, almacenamiento y preparación de elementos a ser calibrados y, siempre que resulte apropiado, un cálculo de la incertidumbre de medición lo mismo que de técnicas estadísticas para el análisis de datos obtenidos en la calibración. Instrucciones sobre el uso y operación del equipo pertinente y sobre el manejo y preparación de elementos para calibración, son requeridas con el fin de manipular los instrumentos de manera correcta y no poner en peligro los resultados de las calibraciones. Todas las instrucciones, normas, manuales y datos de referencia pertinentes al trabajo del laboratorio se deben mantener actualizadas y debe ser fácilmente disponible para el personal. Solo debe ocurrir desviación de los métodos de calibración si dicha desviación se ha documentado, justificado técnicamente, autorizado y ha sido aceptada por el cliente.

2.1 SELECCIÓN DE MÉTODOS

¿Como definir las normas que se deben seguir en un laboratorio de metrología? Existen normas internacionales ya sean europeas o americanas, normas homologadas nacionalmente, procedimientos establecidos por fabricantes, pero el laboratorio debe emplear métodos de calibración, los cuales deben cumplir con las necesidades del cliente y deben resultar apropiados para las calibraciones que se llevan a cabo. Preferiblemente, se deben emplear los métodos editados en normas internacionales, nacionales o


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regionales. El laboratorio debe garantizar que emplea la edición válida más reciente de una norma, a menos que no sea apropiado o posible hacerlo así. Siempre que sea necesario, la norma debe complementarse con detalles adicionales a fin de asegurar su aplicación consistente.4

Un laboratorio de metrología tiene una responsabilidad muy grande una vez éste ha sido acreditado y avalado por una entidad del Sistema Nacional de Metrología. Por tal motivo la composición de sus procedimientos tanto técnicos como administrativos, y del personal que va a constituir el laboratorio, deben alcanzar los requerimientos necesarios para garantizar el buen desempeño y confiabilidad en los resultados en los cuales el sector y el país mismo, depositarán toda su credibilidad.

Con el propósito de lograr la función primordial de cualquier laboratorio de metrología...véase capítulo 3..., es indispensable establecer los métodos de calibración y ensayo a ser seguidos. Se deben seleccionar métodos apropiados que hayan sido editados en normas internacionales, regionales o nacionales o por organizaciones técnicas reconocidas, o en textos o revistas científicas pertinentes o de acuerdo a las especificaciones del fabricante o el equipo. También se pueden emplear los métodos desarrollados en el laboratorio o los adoptados por él, si resultan apropiados para el uso propuesto y están válidos.

De acuerdo con el alcance del laboratorio que se quiere implementar en el ámbito de calibración de equipos para medición de variables eléctricas, tales como: amperímetros y voltímetros análogos y digitales en AC y DC, cosenofímetros, frecuencímetros, multímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales) Algunas de las normas, procedimientos, textos guía, manuales y revistas que aplican para este proyecto son:

♦ Instrumentos eléctricos de medida con indicación análoga y acción directa y sus

accesorios. Definiciones y requerimientos generales comunes a todas las pruebas (NTC 3504).

♦ Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories (IEC 60051-1).

♦ NTC-ISO-IEC 17025. Requisitos Generales de Competencia de Laboratorios de Ensayo y Calibración.

4 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFIACIÓN. Requisitos generales de competencia de laboratorios de ensayo y calibración, Selección de métodos. Bogotá : ICONTEC, 2001. p. 17 (NTC-ISO-IEC 17025).



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♦ Pasantía en el Laboratorio de Patrones de Corriente Continua, Revista Científica, Centro de Control de Calidad y Metrología (CCCM), Superintendencia de Industria y Comercio (SIC).

♦ Calibration: Philosophy in Practice, Fluke Corporation Second Edition. (Texto Guía Del Fabricante Fluke.)

♦ Catálogos y Manuales de operación y Mantenimiento de Equipos Patrones para calibración. (Fluke)

Los requerimientos que el mercado exija y los que el laboratorio pueda cumplir y llevar a cabo son básicamente los estándares para elegir la norma más apropiada, es decir la que se ajuste más al lugar y entorno en el que se desempeñe el laboratorio, i.e. normas que siga la entidad acreditadora y reguladora del país, los laboratorios ya acreditados y finalmente las especificaciones de los equipos objeto de prueba.

2.1.1 Métodos de medición.

2.1.1.1 Medición de tensiones continúas.

Los indicadores eléctricos de medida trabajan con potenciales muy bajos; razón por la cual, para medir tensiones considerables debe realizarse un divisor de voltaje, que está construido con resistencias de alta exactitud. A estas resistencias se les mide la caída de potencial con un indicador del mismo. Las resistencias R1, R2, R3 y R4 son seleccionadas con los cambios de rango de medición. Por ejemplo, si se tiene un indicador cuyo máximo valor de entrada es de 100 mV y la tensión que se mide es de 100 V (Vin), esto quiere decir que el divisor de voltaje debe hacer que en R4 caigan 100 mV.

VR4 se calcula así: 4321

44 RRRR

VRVR in

+++×

=

Donde: VR4 es la tensión que entrará al medidor. Vin es la tensión medida.

En el instrumento análogo la resistencia R4 es remplazada por el indicador de aguja.

R1

R2

R3

R4A/D

TENSIÓN

MEDIDA

ANÁLOGODIGITAL

LECTOR

V R4

FIGURA 5. CIRCUITO SIMPLE PARA LA MEDICIÓN DE TENSIÓN

Fuente: Precision Measurement and Calibration


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2.1.1.2 Medición de corrientes continúas.

Las mediciones de corriente se realizan conectando el medidor en serie en el circuito. Para esto se debe contar con unas resistencias de alta potencia por las cuales pasa la

corriente eléctrica; la caída de potencial se mide con ayuda del indicador. Un amperímetro ideal es aquel cuya resistencia es cero para la medida que se realiza. La lectura en instrumentación análoga se realiza dividiendo la corriente y dejando pasar solamente una pequeña cantidad por el indicador. En indicación digital, nuevamente, se debe utilizar una diferencia de potencial, y gracias a la Ley de Ohm se logra saber el valor de la corriente. En la figura 7 se conecta una resistencia shunt por la cual pasa toda la corriente y se mide el potencial en los extremos.

2.1.1.3 Medición de corriente alterna. Para que un determinado dispositivo de medida análogo o digital lea una corriente alterna, se le debe realizar un arreglo, buscando que la indicación se realice en un solo sentido (+ o -) y que sea estable (directo). Para esto se adecua un rectificador de onda completa dentro del circuito, utilizando cuatro diodos como lo ilustra la figura 8.

FIGURA 7. CIRCUITO SIMPLE PARA MEDIR LA CORRIENTE EN DC EN UN MEDIDOR DIGITAL

Semiciclo positivo

Semiciclo negativo

Para circuito de indicación

FIGURA 8. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA, ADECUACIÓN PARA CORRIENTE ALTERNA

Lector Digital

Alimentación del medidor

Resistencia Limitadora

Resistencia Shunt

Dispositivolector

ResistenciaShuntResistencia

limitadora

Puntas de prueba

I1

I2

I2

FIGURA 6. CIRCUITO SIMPLE PARA MEDICIÓN DE CORRIENTE DC





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De esta manera se consigue que la corriente pase siempre en el mismo sentido por el medidor y que la tensión sea polarizada. Sin embargo, el valor de la corriente alterna varía constantemente cada medio ciclo.

El elemento indicador no sigue las variaciones constantemente, y un indicador análogo marcará el valor medio de dichos valores, mientras que un indicador digital mostrara un 88....., es decir, todos los segmentos encendidos. Los voltajes actuantes en estas mediciones son, el máximo y el eficaz. Se relacionan por medio de las siguientes fórmulas:

El valor que medimos en un instrumento

eléctrico en AC es el valor eficaz. Teniendo en cuenta esto para instrumentos análogos, la escala se gradúa directamente en valores eficaces, mientras que en los instrumentos digitales la señal debe ser filtrada, alcanzándose el valor máximo. Por lo mismo, es necesario graduar las resistencias internas para que indiquen el valor eficaz. 2.1.2 Calibración de instrumentos.

El proceso que se lleva a cabo para calibrar un instrumento, debe estar descrito en un “Procedimiento de Calibración”. Los procedimientos pueden realizarse siguiendo lo prescrito por el fabricante. En este caso el resultado obtenido se relaciona con el cumplimiento de las especificaciones de error dadas por el fabricante si el equipo cumple con las especificaciones según lo indicado por el fabricante.

Los procedimientos pueden realizarse según lo descrito en los procedimientos propios del laboratorio. La Súper Intendencia de Industria y Comercio (SIC) según la Norma NTC-ISO-IEC 17025, exige que estos procedimientos estén definidos y tratados según lo establecido en el Manual de Calidad del laboratorio. Es decir, un laboratorio puede tener sus propios criterios para calibrar un equipo y realizar una calibración con independencia de los criterios del fabricante.

.max637.0 VVmedio =2

maxVVeficaz =

V.max.

V.eficaz.

V.medio.

t (tiempo)

FIGURA 9. VOLTAJE DETERMINANTE DE UNA MEDICIÓN SEÑAL SENOSOIDAL RECORTADA EN MEDIA ONDA


Cumplen solamente en onda sinusoidal


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2.1.2.1 Procedimiento de calibración.

El procedimiento de calibración de un equipo de medición de variables eléctricas, así como: amperímetros y voltímetros análogos y digitales en AC y DC, cosenofímetros, frecuencímetros, multímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales (equipos objeto de prueba), tienen en consideración la siguiente secuencia básica de actividades:

A. Preparación de la documentación.

Antes de iniciar cualquier proceso de calibración se debe preparar la documentación necesaria con el fundamento técnico requerido. Para ello, debe tenerse en cuenta lo siguiente:

1. La selección de las normas técnicas necesarias que apliquen dentro del proceso de

calibración del equipo, ya sea para todo el proceso o para un ensayo en particular. Debe contarse con las últimas versiones o actualizaciones de las normas.

2. Los catálogos y manuales de operación. En caso de no contar con el catalogo o

manual correspondiente, se debe evaluar si este es necesario para el proceso de calibración; en caso positivo, solo debe iniciarse el proceso de calibración cuando se cuente con el manual respectivo y el entendimiento del mismo por parte del metrólogo.

3. Certificados de calibración, informes de prueba o protocolos de mediciones anteriores

del equipo o equipos similares. 4. Los respectivos formatos de calibración del equipo. En caso de que no se encuentren

hechos, la creación de formatos debe ser realizada de acuerdo a:

• Para el caso particular de equipos de medición de variables eléctricas, tales como: amperímetros y voltímetros análogos y digitales en AC y DC, cosenofímetros, frecuencímetros, multímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales): se deben identificar, los rangos nominales de tensión (V) y corriente (I) y demás magnitudes de influencia para las cuales estén definidos los límites de error; los rangos adicionales de tensión y corriente, así como los diferentes modos de medición (si aplica), los factores de potencia a los que van a ser utilizados y las condiciones especificas de rangos y modos de medición de mayor uso.

El análisis final de los factores anteriormente mencionados lleva a establecer una cantidad de puntos que pueden representar el comportamiento general de los equipos entre los intervalos mínimos y máximos de medición y las condiciones finales de uso.


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5. Selección de procedimientos e instrumentos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración.

B. Selección del patrón de referencia.

Para la calibración de un equipo de medición de variables eléctricas, (instrumentos objeto de prueba) se debe seleccionar un patrón de referencia que cumpla con un nivel de exactitud (limites de error) entre 3 y 10 veces mejor que el instrumento a calibrar.5

C. Preparación de los patrones de referencia y equipos objeto de prueba

1. Definir área de calibración De acuerdo con los requerimientos de la calibración, definir el área en donde se ejecutará el montaje y la medición es importante para utilizar racionalmente el espacio y los recursos, procurando el mayor margen de seguridad de las conexiones, la proximidad a la toma eléctrica y la comodidad de quien realiza la labor.

2. Posicionamiento Colocar el patrón y la fuente seleccionada con sus aditamentos, en el lugar sugerido, para lo cual el área debe estar despejada y evitar así cualquier percance del patrón durante su desplazamiento, en el caso que se necesitase desplazarlo.

3. Preparación de conectores y accesorios Ubicar los cables y accesorios para las conexiones, teniendo en cuenta que correspondan a los aditamentos compatibles con cada uno de los equipos que intervendrán en el montaje de calibración. Procurar no disponer más elementos de los necesarios durante esta etapa. 4. Precalentamiento Antes de realizar cualquier conexión, los equipos se deben conectar a la red durante un tiempo mínimo sugerido de 1 hora para el calentamiento de sus partes electrónicas.6

5 COLOMBIA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO. Laboratorio de Medidores de Energía. Bogotá : 2001. p. 7-4. 6 INTERNACIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC STANDARD. Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories. Part 9, Recommended test methods. Genéve, Suisse :IEC, 1984. p.11. (IEC-60051)



34

5. Montaje de calibración La realización de los montajes de calibración requiere:

§ Identificación de terminales

Lo primero que se debe tener en cuenta luego de ubicados los equipos, es identificar los bornes de cada equipo para así idear la forma de conexión.

§ Seguridad Verifique que ningún equipo se encuentre energizado o con alguna conexión no necesaria que pueda interferir con el proceso.

§ Realizar conexión La conexión debe implementarse según los diagramas para cada montaje.

6. Verificación de condiciones ambientales Las condiciones ambientales en la calibración de equipos de medición de variables eléctricas, tales como: amperímetros y voltímetros análogos y digitales en AC y DC, cosenofímetros, frecuencímetros, multímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales, no son un factor crítico ya que éstos instrumentos son fabricados para ser trabajados como portátiles o en páneles en condiciones por encima o por debajo de las establecidas en un laboratorio, pero en todo caso se deben tener en cuenta las especificaciones ambientales establecidas por el fabricante en los manuales de operación o catálogos de especificaciones técnicas de los equipos.

Siempre se debe llevar el registro de la temperatura y humedad de la sala de mediciones durante el proceso de calibración. Verificar si existen algunas recomendaciones en particular para llevar a cabo la calibración, y si hay necesidad de aplicar factores de corrección, en función de las desviaciones de valores nominales de las condiciones una vez terminado el proceso de medición....Véase el numeral 1.2.9...

2.1.3 Método de calibración.

2.1.3.1 Calibración de instrumentos análogos.

Para calibrar correctamente el instrumento, éste se debe ambientar, con el propósito de alcanzar las condiciones nominales de la prueba. Luego se selecciona el patrón, de


35

acuerdo con las especificaciones del instrumento, y se colocan en operación durante un tiempo considerable para su estabilización electrónica (de 30 a 60 minutos)7.

En un formato inicial, a manera de borrador, se deben registrar los datos técnicos del instrumento: marca, modelo, número de serie, propietario, fecha de calibración, rangos y clase de exactitud. A continuación, se deben realizar las conexiones pertinentes a los bornes de entrada del medidor al calibrador, teniendo en cuenta la polaridad y rango correctos.

A. Voltímetros.

Para la calibración de estos instrumentos, se utilizan generadores de voltaje alterno y continuo, si es el caso. Es muy importante tener cuidado con los altos voltajes que se pueden generar en el instrumento patrón...Véase numeral 1.2.4 y 1.2.5..., razón por la cual, para realizar cambios de conexiones, es indispensable desactivar la salida del instrumento patrón.

1. Calibración8

a. Es pertinente, realizar el ajuste a cero del

instrumento. b. Aplicar un incremento de voltaje suavemente con

el objetivo de traer la aguja secuencialmente a por lo menos cinco marcas equidistantes de la escala (BX) incluyendo los límites máximo y mínimo del rango de medida sin realizar ajuste de lectura. Registrar los valores de lectura obtenidos (BR).

c. Incrementar el voltaje al 120% del valor nominal del rango de medida. Inmediatamente reducir la corriente a los valores de escala realizados en el

paso b. (BX). Registrar los valores de lectura obtenidos (BR). El valor de error intrínseco, expresado como un porcentaje, debe ser calculado de la siguiente manera para cada valor escogido de la escala del instrumento:

7 INTERNACIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC STANDARD. Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories. Part 1. Definitions and general requirements common to all parts. Genéve, Suisse : IEC, 1984. p.29. (IEC-60051) 8 INTERNACIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC STANDARD. Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories. Part 9. Recommended test methods. Genéve, Suisse : IEC, 1984. p.17. (IEC-60051)


Fuente: www.celsavalencia.com



36

%100xA

BB

F

RX

−

; Donde AF es el valor del rango del instrumento dado por el fabricante

B. Amperímetros.

Para la calibración de dichos instrumentos, se emplean generadores de corriente alterna y continua, dependiendo de las especificaciones. Se recomienda la limpieza de bornes y enclavamientos antes de la medición, ya que por suciedad se generan errores. Se deben escoger cables con el diámetro apropiado para las corrientes que se manejan. Las medidas se deben realizar

ascendentemente. Al llegar a escala plena, a diferencia de los voltímetros, los amperímetros se dejan en medición de 15 minutos a una hora en el 80% del alcance.

1. Calibración

Se sigue el mismo procedimiento utilizado para el voltímetro, pero con la variable de corriente.

C. Vatímetros y Varímetros.

Para su calibración, las mediciones se realizan mediante la aplicación simultánea de voltaje y corriente. Por esta razón se debe tener en cuenta que: Potencia en DC = V. I P. Activa en AC = V. I. (cos f )

P. Reactiva en AC = V. I. (sin f )




37

En corriente continua, se aplica simultáneamente la corriente y el voltaje; es posible hacer la lectura en forma directa. En corriente alterna, es indispensable ajustar el ángulo de fase según las especificaciones del instrumento.

1. Calibración.9

a. Es pertinente, realizar el ajuste a cero del instrumento. b. Energizar los circuitos de voltaje a una tensión nominal dentro de un margen de ± 2

%. c. Aplicar un incremento de corriente suavemente con el objetivo de traer la aguja

secuencialmente a por lo menos cinco marcas equidistantes de la escala (BX) incluyendo los límites máximo y mínimo del rango de medida sin realizar ajuste de lectura. Registrar los valores de lectura obtenidos (BR).

d. Incrementar la corriente al 120% del valor nominal del rango de medida. Inmediatamente reducir la corriente a los valores de escala realizados en el paso c. (BX). Registrar los valores de lectura obtenidos (BR).

El valor de error intrínseco, expresado como un porcentaje, debe ser calculado de la siguiente manera para cada valor escogido de la escala del instrumento:

%100xA

BB

F

RX

−

; Donde AF es el valor del rango del instrumento dado por el fabricante. D. Frecuencímetros.

1. Tipo Aguja.

a. Calibración10

• Es pertinente, realizar el

ajuste a cero del instrumento. • Aplicar un valor de voltaje o

un voltaje máximo igual al valor del límite del rango a una frecuencia baja y muy lentamente ir incrementado el valor de la frecuencia a por lo menos cinco marcas equidistantes de la escala (BX) incluyendo los límites máximo y mínimo del rango de medida sin realizar ajuste de lectura. Registrar los valores de lectura obtenidos (BR).

9 INTERNACIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC STANDARD. Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories. Part 9. Recommended test methods. Genéve, Suisse : IEC, 1984. p.19. (IEC-60051) 10 Ibíd., p.21.



38

• Incrementar la frecuencia al 120% del valor nominal del rango de medida. Inmediatamente reducir la frecuencia a los valores de escala realizados en el paso anterior. (BX). Registrar los valores de lectura obtenidos (BR).


%100xA

BB

F

RX

−


2. Tipo Lengüetas.

Para éstos instrumentos, aplicar el mismo procedimiento para los frecuencímetros (tipo aguja).

E. Cosenofímetros.

1. Calibración

a. Es pertinente, realizar el ajuste a cero del instrumento.

b. Conectar el circuito de tensión a una fuente de voltaje que cumpla con los requerimientos de la Tabla 1 y Tabla I-5 de la Parte 5. Condiciones de referencias y tolerancias para propósitos de prueba relacionados con las magnitudes de influencia adicionales de la Norma IEC 6005111. Conectar el circuito de corriente a una fuente separada de corriente. Ambas fuentes deben estar fijadas a una frecuencia igual. El ángulo de fase entre las dos fuentes debe ser ajustable y conocido.

11 INTERNACIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC STANDARD. Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories. Part 5, Special requirements for phase meters, power factor meters and synchroscopes. Genéve, Suisse :IEC, 1984. (IEC-60051)




39

c. Aplicar el 100% de la corriente según el rango del instrumento objeto de prueba. d. Cuidadosamente y lentamente incrementar el ángulo de fase a por lo menos cinco

marcas equidistantes de la escala (BX) incluyendo los límites máximo y mínimo del rango de medida sin realizar ajustes de lecturas. Registrar los valores de lectura obtenidos (BR).

e. Incrementar el ángulo de fase al 120% del valor nominal del rango de medida. Inmediatamente reducir el ángulo de fase a los valores de escalada realizados en el paso anterior. (BX). Registrar los valores de lectura obtenidos (BR).

f. Repetir la prueba, pero utilizando el 40% del valor nominal del rango de corriente.

Para cosenofímetros con la capacidad de leer una rotación hasta 360º, el paso d, debe realizarse en dirección de las manecillas del reloj y luego en contra de las manecillas del reloj. El paso f. se omite.


%100xA

BB

F

RX

−


TABLA 1. CONDICIONES DE REFERENCIAS Y TOLERANCIAS PARA PROPÓSITOS DE PRUEBA RELACIONADOS CON LAS MAGNITUDES DE INFLUENCIA

Magnitud de influencia Condiciones de referencia a menos que estén marcadas otras

Tolerancias permitidas para propósitos de ensayos, aplicables para un solo valor de referencia

Temperatura ambiente 23° C ±1 °C ±2 °C Humedad Humedad relativa 40% a 60% ------------- -------------

Ondulación de una magnitud medida de DC Contenido de ondulación cero Contenido de

ondulación 1% Contenido de ondulación 3 %

Distorsión de una magnitud medida de AC Factor de distorsión Cero

1-Instrumentos rectificadores, instrumentos electrónicos que no responden al valor eficaz e instrumentos que emplean redes desfasadoras en sus circuitos de medición: factor de distorsión menor o igual que la mitad del índice de clase o 1%, lo que sea menor. 2- Otros instrumentos : factor de distorsión no superior a 5%

Frecuencia de la magnitud medida de AC, excepto para vatímetros, medidores de frecuencia y medidores de factor de potencia

45 Hz a 65 Hz

± 2% del valor de referencia o 1/10 del rango de

referencia para frecuencia (si lo hay), el que sea menor

Posición Instrumentos fijos: plano de montaje vertical

instrumentos portátiles: plano de montaje horizontal

± 1°

Naturaleza Espesor F 37 Ferroso X mm F- 38 Ferroso Cualquiera F- 39 No ferroso Cualquiera

Naturaleza y espesor del panel

de soporte Ninguno Cualquiera Cualquiera

± 0,1 X mm o 56 mm, lo que sea menor

Campo magnético de origen externo ausencia total 40 A/m a frecuencia entre DC y 65 Hz en cualquier

dirección

Campo eléctrico de origen externo ausencia total 1 kV/m a frecuencia entre DC y 65 Hz en cualquier dirección

Tensión Valor nominal o rango nominal ± 5% del valor nominal Fuente auxiliar frecuencia Valor nominal o rango nominal ± 1% del valor nominal

Fuente: Direct actino indicating analogue electrical measuring instruments and their accesories (IEC 60051-1)


40

2.1.3.2 Calibración de instrumentos digitales.

Los instrumentos digitales permiten ver el dato a través de un “display” indicador con un determinado número de dígitos. La cantidad de dígitos determina la resolución e implícitamente la calidad del instrumento. Si un instrumento es de 3 dígitos significa que el mayor dato que puede mostrar es ±999, donde el dígito más significativo varía de 0 a 9 únicamente. Si muestra 3 dígitos y medio, la máxima lectura seria de ±1999. Para realizar la calibración es indispensable contar con el manual de operación del instrumento.

En la sección de especificaciones se dan a conocer las respectivas exactitudes que en la mayoría de los casos, son muy seleccionadas para cada función y rango; por lo tanto, puede haber tantas especificaciones de exactitud como cantidad de rangos multiplicado por cantidad de funciones que maneje el instrumento. En la mayoría de los casos, en el manual del usuario se describe el procedimiento de calibración. En cada una de las funciones hay diferentes rangos; por ejemplo, para la función de voltaje, se tienen rangos de 20mV, 200mV, 2V, 200V, y 1000V de esta misma forma para las demás funciones.

Según los lineamientos de los equipos digitales, se deben realizar pruebas de cero, medio rango y un punto próximo a fondo de rango, como mínimo, por ejemplo si el rango es de, 19,99 V (20V), las lecturas obligatorias deben ser de 0,00 10,00 y 19,00. Otras pruebas se pueden realizar con el objeto de comprobar el correcto funcionamiento del conversor A/D (análogo-digital) y del “display” indicador. Los instrumentos digitales funcionan con conversores A/D, los cuales tienen un comportamiento lineal apreciable en la manera como se ven los datos. Debido a ésto, tomando los tres puntos descritos y sabiendo que estos errores están dentro o fuera de tolerancia, se puede saber si el rango completo cumple con las especificaciones.



FIGURA 10. RESPUESTA DE LECTURA DE UN INSTRUMENTO DIGITAL

dato 2

0

10.1

10

19.2

Datos ideales Datos reales

El comportamiento delinstrumento es entonces

19

0

dato 1 dato 3

Fuente: Laboratorio de Corriente Continua, SIC


41

A. Multímetro.

Generalmente, estos instrumentos manejan funciones de lectura de voltajes AC y DC, corrientes AC y DC resistencia y prueba de diodos; en algunas casos, mide frecuencia y capacitancia.

Para la calibración, se realiza la generación de las unidades pertinentes para probar los puntos determinados en la tabla de prueba. Se debe tener en cuenta que los bornes que se utilizan para calibrar el voltaje son diferentes a los empleados en la calibración de corriente. Como algunos multímetros digitales tienen lectura a cuatro bornes en voltaje y resistencia, asegurarse de realizar una correcta conexión. Sí el cambio de rango

es automático, se aconseja pasarlo a manual para el proceso de calibración, debido a que es posible que el instrumento no elija el rango que se esté calibrando.

1. Ejecución de las mediciones. De acuerdo al equipo patrón de referencia, el instrumento objeto de prueba y a la fuente seleccionada para la calibración, deberán seguirse los respectivos manuales de operación, para su correcto funcionamiento. a. Aplicar tensión nominal (Vn) durante por lo menos

de 30 minutos a 1 hora12.

b. Llevar el encabezado del registro de calibración correspondiente, diligenciando todos y cada uno de los campos designados.

c. Ejecutar el software de operación del equipo patrón de referencia.

Nota: Introducir los datos técnicos del equipo objeto de prueba: Nombre o modelo, Valor nominal de salida de impulsos por segundo, rangos de tensión y corriente y modos de medición.

12 INTERNACIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC STANDARD. Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories. Part 1,Definitions and general requirements common to all parts. Genéve, Suisse :IEC, 1984. p.29. (IEC-60051)

Fuente: www.extech.com

Fuente: www.bkprecission.com

Fuente: www.bkprecission.com


42

d. Seleccionar en el software los rangos de tensión y corriente para el patrón de Referencia y para el equipo objeto de prueba de acuerdo con el punto de prueba a aplicar. Esto depende, según el software del patrón a utilizar.

e. Tener en cuenta el literal d. y proceder a aplicar cada uno de los puntos de prueba

definidos en el protocolo. Registrar los valores de error y desviación estándar obtenidos. Se deberán anotar todas las observaciones necesarias particulares a cada calibración.

f. En caso de interrumpir la medición, ya sea por alguna situación fortuita o porque es

muy extenso el protocolo de medición, se debe dejar todo apagado y en el estado de conexión en que se encuentra; retomándose el proceso después, pero asegurando conseguir las mismas condiciones ambientales y de calentamiento.

Nota: En el caso de presentarse fallas en el proceso de medición, tales como resultados fuera de lo normal o no estabilidad de los equipos, se puede presumir que halla fallas en el montaje, en la operación del patrón o en la operación del equipo a calibrar. En dicho caso se verificara la correcta disposición del montaje; si el error persiste se debe verificar el funcionamiento del patrón de referencia, sin el objeto de prueba, y en caso de encontrarse alguna falla se debe programar su revisión y/o reparación, así como una nueva calibración.

g. Al finalizar se deben apagar y desconectar los equipos colocándolos en su lugar

original y dejando listo el equipo bajo prueba para su entrega.

2. Toma de datos.

Para cada rango se elabora una tabla de 4 columnas: rango, lectura del instrumento de prueba, lectura del patrón y error. El rango es dividido en cinco lecturas como mínimo, incluyendo el cero. Estos puntos se escriben en la columna de “lectura del instrumento de prueba. Ejemplo:

TABLA 2. TOMA DE DATOS

RANGO

LECTURA

INSTRUMENTO (Unidades)

LECTURA

PROMEDIO Patrón (Unidades)

ERROR

RESPECTO A Lectura (%)

0 0.00 1 1.02 -0.4 2 2.01 -0.2 3 2.99 +0.2 4 3.98 +0.4

5V

5 5.01 -0.2

Fuente: manual de operación, equipo 5500A


43

Si es posible, al instrumento por calibrar se le debe realizar un ajuste de cero mecánico, que se debe escribir como primer dato. Los demás valores son generados por el instrumento patrón. Previamente a cada serie de lecturas de calibración, el cero mecánico se debe verificar, registrar y ajustar en el instrumento.

Si el instrumento no lee el valor exacto, se varía la salida del instrumento patrón, buscando que el medidor lea el valor correcto determinado en la tabla. El valor final que muestra el instrumento patrón en todos los puntos, se registra enseguida y se deja midiendo entre 15 y 60 minutos con su alcance (fondo de escala), y se miden los mismos puntos en forma descendiente, incluyendo el cero. El promedio de cada punto de prueba se calcula y estos resultados se registran en la tabla de toma de datos...Véase numeral 2.1.4.5...

Se realizan los cálculos de porcentajes de error del instrumento de prueba respecto a rango (ver cálculo de error).

3. Análisis de resultados. Realizar una memoria de cálculo donde se incluya el error y el cálculo de la incertidumbre

Finalizado el proceso de medición, los valores de error y desviación estándar consignados en la hoja de registro, deben ser pasados a la hoja de cálculo, en donde se realizarán los cálculos de incertidumbre respectivo.

a. Cálculo del error.

El análisis del error se realiza de acuerdo con las especificaciones del instrumento. Para los instrumentos digitales se tienen tres formas básicas de calcular el error:

El error respecto a la lectura (eL) se calcula: 100×−

=LM

LPLMeL

El error respecto a entrada (eE) se calcula: 100×−

=LP

LPLMeE

Error respecto a rango (eR) 100×−

=Rango

LPLMeR

Donde: LM: Lectura instrumento de prueba LP: Lectura instrumento patrón

La forma anunciada de las especificaciones de los manuales generalmente es:

± (0,2% respecto a lectura + 2 dígitos) ± (0,2% respecto a entrada + 2 dígitos)


44

Enseguida del resultado del error porcentual se suman los dígitos que nombra la especificación. Ejemplo:

Si se tiene un instrumento de 3 y ½ dígitos, en el rango de 20 V, leerá: 10,00 V. Para este rango el dígito menor significativo es el de 10 mV, que es el que determina la resolución del aparato.

Cuando se obtiene un resultado diferente al error de 0; se recomienda observar si con la desviación tolerada en dígitos es suficiente para que el instrumento lea correctamente; por ejemplo:

LM =10,02; LP = 10,00 Error tolerado en dígitos = 2

Quiere decir que puede variar de 09,98 a 10,02; en este caso, su resultado se encuentra dentro de la tolerancia.

Si la lectura fuera 10,03 es necesario analizar el error tolerado total; en este caso sería: 0,2%, que con respecto a lectura es de: En el punto de 10 V se tolera: Error respecto a lectura: 0,2% de 10 V = 0,02 V. Dígitos tolerados en la lectura: 2 = 0,02 V. Por lo tanto el error total tolerado es de 0,02 V + 0,02 V = 0,04 V. ± (0,2% respecto a lectura + 2 dígitos) = ± (0,04 V) Sabiendo esto se puede decir que el dato de 10,03 se encuentra dentro de la tolerancia especificada.

b. Certificado de calibración.

En caso de que los resultados de medición obtenidos en la calibración de los equipos de medición de variables eléctricas, tales como: amperímetros y voltímetros análogos y digitales en AC y DC, cosenofímetros, frecuencímetros, multímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales) estén dentro de los límites de error establecidos por el fabricante, se emitirá un certificado y estampilla de calibración. Si los equipos objeto de prueba probados no caen dentro de esos límites, se emite un informe de prueba. Un certificado de calibración debe contener la suficiente información, de acuerdo a la resolución No. 140 de 1994-02-04. La revisión del registro de calibración; del certificado, informe o reporte, estará a cargo del profesional, Jefe del Laboratorio. Ésta consistirá en verificar la correcta transferencia de datos del registro de calibración a la memoria de cálculo, de la memoria de cálculo al certificado, informe o reporte, y avalar la evaluación de resultados. Una vez terminada la revisión, se debe dejar constancia mediante la firma respectiva.


45

2.1.4 Validación de métodos.

La validación es la confirmación por examen y suministro de evidencia objetiva del cumplimiento de los requisitos particulares para un uso propuesto específico.

El laboratorio debe validar los métodos no normalizados, los métodos diseñados y/o desarrollados por el laboratorio, los métodos normalizados, empleados por fuera del alcance propuesto y ampliaciones y modificaciones de métodos normalizados a fin de confirmar que los métodos sean los apropiados para el uso propuesto. La validación debe ser tan extensiva como sea necesario para cumplir con las necesidades de la aplicación o campo de aplicación determinados. El laboratorio debe registrar los resultados obtenidos, el procedimiento empleado para la validación y un informe en cuanto a la afinidad del método para su uso propuesto.

Notas:

1. La validación puede incluir procedimientos de muestreo, manejo, y transporte. 2. La técnica empleada para determinar el desempeño de un método deberían ser una, o una combinación, de las

siguientes : • Calibración empleando patrones de referencia; • Comparación de resultados obtenidos con otros métodos; • Comparaciones ínter laboratorio; • Evaluación sistemática de los factores que influyen en el resultado; • Evaluación de la incertidumbre de los resultados basados en la comprensión científica de los principios teóricos

del método y experiencia práctica.

2.1.5 Cálculo de la incertidumbre de medición.

Se presentan a continuación la información y criterios para la evaluación de los componentes que influyen el resultado de una medición y el cálculo de la incertidumbre para completar el resultado de una medición.

El término medición puede ser también aplicado para un proceso de calibración, en atención a que se efectúan mediciones para obtener el valor de una calibración.

El resultado de una medición solamente está completo cuando es acompañado por una declaración de incertidumbre. Desde 1994 es un firme requisito de la calidad internacional de los patrones.

“La inspección, medición y equipos de prueba deben ser usados de una forma que asegure que la incertidumbre de medición sea conocida y sea consistente con las necesidades y capacidades de dimensión “13.

13 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFIACIÓN. Sistemas de calidad. Modelo para aseguramiento de la calidad en diseño, desarrollo, producción, instalación y servicio asociado. Bogotá : ICONTEC, 1994. p. 12 (NTC-ISO 9001).


46

Para laboratorios de pruebas y calibración, la guía NTC-ISO-IEC 17025 Especifica:

“Los laboratorios de calibración, o los de ensayo que efectúan sus propias calibraciones, deben tener y deben aplicar un procedimiento para calcular la incertidumbre de la medición para todas las calibraciones y tipos de calibraciones”.14

Con relación a la declaración de la incertidumbre, en reportes y certificados de calibración, la misma guía aconseja que cada certificado o reporte deba incluir una declaración de incertidumbre de medición donde sea pertinente.15

Los laboratorios de calibración deben tener y deben aplicar procedimientos para estimar la incertidumbre de la medición. En algunos casos la naturaleza del método de calibración puede impedir el cálculo riguroso, metrológica y estadísticamente válido de la incertidumbre de medición. En estos casos, el laboratorio debe por lo menos intentar identificar todos los componentes de incertidumbre y hacer una estimación razonable y debe asegurar que la forma de reportar el resultado no ofrezca una impresión errónea de la incertidumbre. La estimación razonable debe basarse en el conocimiento del desempeño del método y en el alcance de la medición y debe hacer uso de, por ejemplo, experiencias anteriores y datos de validación.

Los procedimientos para la evaluación de la incertidumbre están mejor especificados en versiones mas recientes de la Guía para Evaluar y Expresar la Incertidumbre – GUM-ISO/IEC/BIPM/OIML. Para este procedimiento dice: Cuando se va a estimar la incertidumbre de los resultados de las pruebas y calibraciones, todos los componentes de la incertidumbre que son de importancia en la situación dada, deben ser tomados en cuenta, usando métodos apropiados de análisis. Las fuentes que contribuyen a la incertidumbre incluyen los patrones de referencia y materiales de referencia usados, métodos y equipos utilizados, las condiciones ambiéntales, las condiciones del equipo para ser probado o calibrado y el operario. Para ser capaces de cumplir con los requerimientos mecánicos, los laboratorios necesitan utilizar sus procedimientos, incluyendo la evaluación de la incertidumbre, en concordancia con la ISO “Guía para la expresión de incertidumbres en la medición”.

El primer aspecto para ser tomado en consideración es el entendimiento de la naturaleza aleatoria de los resultados de medición o, en otras palabras, entender que los resultados de cualquier medición no son un valor único, sino una variable aleatoria. Entonces, el valor reportado de una medición es una estimación de un valor esperado, o incertidumbre existente para cada medición, caracterizando su calidad; además, es conveniente que sea evaluada previamente.

14 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFIACIÓN. Requisitos generales de competencia de laboratorios de ensayo y calibración, Bogotá : ICONTEC, 2001. p. 20 (NTC-ISO-IEC 17025). 15 Ibíd.,p.30


47

En este sentido la guía dice:

“La incertidumbre de medición es una expresión del factor que, para una medición dada y para un resultado dado, no hay uno, sino infinito numero de valores dispersos alrededor del resultado que sea consistente con todas las observaciones y datos que son conocidos del mundo físico y que variando los grados de credibilidad puede ser atribuidos al resultado”. Se han cometido muchas equivocaciones que, afortunadamente, han sido aclaradas por los metrólogos. Una muy típica fue la afirmación hecha por un jefe de laboratorio: “Mis medidas son suficientemente buenas. No tengo Incertidumbre”. Otra equivocación común es usar un instrumento verificado (Ej. un multímetro) y asignar la incertidumbre dada en el reporte de verificación a la incertidumbre de las mediciones hechas con el instrumento. También es común confundir la incertidumbre en una medición hecha con un instrumento digital, con la resolución del “display”.

Después de solucionar los problemas derivados de esas o de otras equivocaciones, el problema de la medición de la incertidumbre puede ser considerado. La guía establece reglas generales y conceptos para la evaluación y expresión de la incertidumbre de medida.

Nota:

1. El grado de rigor requerido en la estimación de la incertidumbre de la medición depende de factores tales como:

• Los requisitos de método de calibración; • Los requisitos del cliente; • La existencia de límites estrechos en los cuales se basan las definiciones acerca de la conformidad con una

especificación.

2. En aquellos casos donde un método de calibración bien reconocido especifica los límites de los valores de las fuentes principales de incertidumbre de la medición y especifica la forma de presentación de los resultados calculados, se considera que el laboratorio ha cumplido con este numeral al seguir el método de ensayo y las instrucciones de reporte.

2.1.5.1 Fuentes de incertidumbre.

En la práctica, existen muchas fuentes posibles de incertidumbre en una medición, incluyendo:

a) Definición incompleta del mensurando; b) Realización imperfecta de la definición del mensurando; c) Muestreos no representativos – la muestra medida puede no representar el

mensurando;


48

d) Conocimiento inadecuado de los efectos de las condiciones ambientales sobre las mediciones imperfectas de dichas condiciones ambientales;

e) Errores de operación del operador en la lectura de instrumentos analógicos; f) Resolución finita del instrumento o umbral de discriminación finito; g) Valores inexactos de patrones de medición y materiales de referencia; h) Valores inexactos de constantes y otros parámetros obtenidos de fuentes externas y

errores en los algoritmos de reducción de datos; i) Aproximaciones y suposiciones incorporadas en los métodos y procedimientos de

medición; j) Variaciones en observaciones repetidas del mensurando bajo condiciones de

mediciones iguales.

Nota:

• Normalmente, y al calcular la incertidumbre de medición, no se tiene en cuenta el comportamiento previsto a largo plazo del elemento calibrado.

2.1.5.2 Procedimiento establecido para la evaluación y expresión de la incertidumbre.

Se representan a continuación los pasos a seguir para estimar el valor de la incertidumbre siguiendo las directrices establecidas por la Guía para la Expresión de la Incertidumbre.

1. Expresar matemáticamente la relación entre el mensurando del

argumento Y y los argumentos X de los cuales depende Y:

La función f deberá contener cualquier magnitud incluyendo todas las correcciones y factores de corrección que puedan contribuir como una componente significativa de incertidumbre al resultado de la medición.

2. Determinar xi, el valor estimado del argumento Xi, ya sea sobre la base del análisis

estadístico de una serie de observaciones o por otro método.

3. Evaluar la incertidumbre estándar u (xi) de cada estimación de xi. Para la estimación del argumento obtenida a partir del análisis estadístico de una serie de observaciones.

),....,( 21 NXXXfY =


49

A. Evaluación tipo A de la incertidumbre estándar.

En la mayoría de los casos, la mejor estimación disponible de la esperanza o valor esperado µq de una magnitud q que varia aleatoriamente y de la cual se han obtenido n observaciones independientes qk bajo las mismas condiciones de medición, es la media aritmética o promedio q de las n observaciones:

∑ ==

n

k kqn

q1

.1

Las observaciones individuales qk difieren en valor debido a las variaciones aleatorias en las magnitudes que las afectan, es decir, debido a efectos aleatorios. La varianza experimental de las observaciones, la cual estima la varianza s 2 de la distribución de probabilidad q, y su raíz cuadrada positiva s(qk), denominada desviación estándar experimental, caracterizan a la variabilidad de los valores observados qk, o más específicamente su dispersión alrededor de la medida q, esta dada por:

∑ =−

−=

n

k kk qqn

qs1

2)(.1

1)(

La mejor estimación de s 2(q)=s 2/n, la varianza de la media, y la desviación estándar experimental de la medias s(q) que es igual a la raíz cuadrada positiva de s2(q), cuantifican qué también q estima el valor esperado µq de q, y cualquiera de ellas puede usarse como medida de la incertidumbre de q, la desviación estándar experimental de la media esta dada por:

nqs

qs k )()( =

Ahora bien, cuando el número de datos relativamente pequeño (menos de 10) se recomienda la desviación estándar histórica (sh) en lugar de s(q), siempre y cuando la medición éste bien caracterizada y bajo control estadístico. En una distribución normal (distribución de Gauss) caen en promedio de 1000 valores individuales e independientes prácticamente:


50

317 valores fuera del rango: x ± 1 s

con incertidumbre estadística P = 68,3% 46 valores fuera del rango: x ± 2 s

con incertidumbre estadística P = 95,4% 3 valores fuera del rango: x ± 3 s

con incertidumbre estadística P = 99,7% más exacto 99,73%

En la figura siguiente se esquematiza de forma general los factores a ser considerados en el desarrollo del método de cálculo de la incertidumbre.

La calidad y utilidad de la incertidumbre indicada en los resultados de una

Software yCálculos

Definiciónde Magnitud

a Medir

Metrólogo

Arreglofísico de laMedición

MedioAmbiente

ConstantesFisícas

Equipo deMedición

Mensurando

Proceso demedición

Incertidumbre

Equipo deReferencia

de Medición

FIGURA 12. INCERTIDUMBRE DE LA MAGNITUD MEDIDA

µ µ + S µ + 2S

Probabilidades de o valor de Xesta entre µ + S o µ - S


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medición depende en última instancia del entendimiento, análisis crítico e integridad de aquellos que contribuyen a la asignación de este valor.

B. Evaluación tipo B de la incertidumbre estándar.

Para una estimación xi de un argumento Xi que no se obtuvo de observaciones repetidas, la varianza estimada asociada u2(xi) o la incertidumbre estándar u(xi) son evaluadas mediante juicios y criterios científicos basados en toda la información disponible sobre la variabilidad de Xi. Esta información puede incluir:

• Datos de mediciones anteriores, • Experiencia con el conocimiento general de las características y el

comportamiento y las propiedades de materiales o instrumentos relevantes; • Especificaciones de los fabricante • Datos obtenidos tanto de los certificados de la calibración y otros tipos de

certificados; • Incertidumbres asignadas a datos de referencia tomados de manuales.

Por conveniencia, u2(xi) y u(xi), evaluadas de ese modo, son llamadas algunas veces varianza tipo B e incertidumbre tipo B, respectivamente. Son ejemplos de este tipo de incertidumbre: gradiente de temperatura durante una medición, la desviación de la temperatura ambiente en relación con la temperatura de 20°C, el tipo de indicador análogo o digital, la inestabilidad de la red eléctrica, el paralaje, la incertidumbre del patrón, la inestabilidad del patrón, errores geométricos, deformaciones mecánicas, histéresis.

En la evaluación de los componentes de este tipo de incertidumbre es necesario considerar e incluir por lo menos los originados por las siguientes fuentes:

a) La incertidumbre asociada al patrón de referencia y cualquier inestabilidad en su

valor de indicación (patrón sujeto a deriva o con inestabilidad temporal). b) La incertidumbre asociada al equipo de medición o calibración, como por ejemplo

envejecimiento de conectores, etc y cualquier inestabilidad de su valor de indicación (equipo sujeto a deriva).

c) Incertidumbre asociada al equipo (mesurando) a ser medido o calibrado, por ejemplo el valor de una división, o cualquier inestabilidad durante la calibración.

d) La incertidumbre asociada con el procedimiento de calibración (medición). e) La incertidumbre asociada al efecto de las condiciones ambientales en uno o más

de los ítems indicados anteriormente.

El uso adecuado de la información disponible para una evaluación tipo B de la incertidumbre estándar requiere de una visión basada en la experiencia y el


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conocimiento general, y es una habilidad que puede aprenderse con la práctica. Debe recomendarse que una evaluación de incertidumbre estándar tipo B puede ser tan confiable como una evaluación tipo A, especialmente en una situación en donde una evaluación tipo A se basa en un número comparativamente pequeño de observaciones estadísticamente independientes.

Nota:

1. Siempre quesea posible los errores conocidos (sistemáticos) deben ser corregidos para minimizar la incertidumbre final.

2. Siempre debe ser realizado un análisis critico al adicionarlas incertidumbre del tipo B para que no haya repetición, esto es para que no se considere más de una vez una fuente dada de incertidumbre.

3. Otro a ser considerado es el nivel de confianza que es asociado a una incertidumbre que va a participar en la composición de la incertidumbre final, todas deben estar referidas al mismo nivel de confianza.

El propósito de la clasificación tipo A y tipo B es para indicar las dos diferentes maneras de evaluar componentes de incertidumbre; la clasificación no significa que exista alguna diferencia en la naturaleza de las componentes que resultan de cada uno de los tipos de evaluación. Ambos tipos de evaluación están basados en distribuciones de probabilidad, y las componentes de incertidumbre resultantes de cualquier tipo son cuantificadas por varianzas y desviaciones estándar.

La incertidumbre estándar tipo A es obtenida de una función de densidad de probabilidad deducida de una distribución de frecuencia observada, mientras que la incertidumbre estándar tipo B se obtiene de una función de probabilidad supuesta basada en el grado de creencia de que un evento pueda ocurrir (a menudo llamada probabilidad subjetiva). Ambas aproximaciones emplean interpretaciones de probabilidad recomendada.

4. Evaluar las covarianzas asociadas con cualquiera de las estimaciones de los argumentos que estén correlacionadas.

5. Calcular el resultado de la medición, esto es, la estimación y del mesurando Y, a partir

de la relación funcional f usando, para los segmentos Xi las estimaciones xi obtenidas, en el paso 2.

6. Determinar la incertidumbre estándar combinada uc(y) del resultado de la medición y

a partir de las incertidumbres estándar y de las covarianzas asociadas con las estimaciones xi.

La incertidumbre estándar combinada uc(y) es la raíz cuadrada positiva de la varianza uc

2(y), la cual está dada por:

),....,( 21 Nxxxfy =


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)()( 2

2

1i

n

i ic xU

xf

yU ∑=

=

δδ

Donde f es la función dada en la ecuación Y = f(X1, X2,...., XN) cada u(xi) es una incertidumbre estándar evaluada bien sea por medio de una evaluación de incertidumbre tipo A o tipo B. La incertidumbre estándar combinada uc(y) es una desviación estándar estimada que caracteriza la dispersión de los datos que puede ser razonablemente atribuidos al mensurando Y.

Si la medición determina más de un resultado, calcule sus covarianzas.

7. Si es necesario proporcionar una medida de la incertidumbre que define un intervalo

al rededor del resultado de la medición que se espera incluya una fracción grande de la distribución de los valores que razonablemente pueda ser atribuidos al mensurando Y, esta es llamada incertidumbre expandida y se denota por el símbolo U. La incertidumbre expandida U se obtiene al multiplicar la incertidumbre estándar combinada uc (y) por un factor cobertura k:

U = k uc (y).

El resultado de la medición se expresa entonces, como Y = y ± U, que se interpreta diciendo que la mejor estimación del valor atribuible al mensurando Y es y, y que se espera que el intervalo que va desde y - U a y + U abarque una fracción importante de la distribución de los valores que razonablemente puede ser atribuidos a Y.

El valor del factor cobertura k se elige con base en el nivel de confianza requerido para el intervalo de y – U a y + U. En general, k tomara valores entre 2 y 3. Sin embargo para ciertas aplicaciones especiales k podrá estar fuera de ese intervalo de valores.

Con base en el teorema del límite central es aceptable una aproximación de la distribución del mensurando como una distribución de probabilidad t-student, y considerar que:

k = t (Veff)

Para calcular el número efectivo de grados de libertad (Veff) se utiliza la fórmula de Welch-Satterthwaite:

∑=

i

c

ceff

vyu

yUV

)()(

4

4


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En donde vi es el número efectivo de grados de libertad de cada incertidumbre componente ui cuyo valor se obtiene aplicando las siguientes reglas:

vi = n-1 para evaluación de incertidumbre tipo A, siendo n el número de

mediciones.

vi = 8 para evaluaciones de incertidumbre tipo B, asumiendo la distribución rectangular.

Los factores del factor k se encuentran en la tabla, correspondiente a la distribución t de Student.

TABLA 3. DISTRIBUCIÓN T DE STUDENT

Nivel de Confianza (%)

Grados de libertad 68,27 90 95 95,45 99 99,73

1 1,840 6,310 12,710 13,970 63,660 235,800

2 1,320 2,920 4,300 4,530 9,920 19,210

3 1,200 2,350 3,180 3,310 5,840 9,220

4 1,140 2,130 2,780 2,870 4,600 6,620

5 1,110 2,020 2,570 2,650 4,030 5,510

6 1,090 1,940 2,450 2,520 3,710 4,900

7 1,090 1,890 2,360 2,430 3,500 4,530

8 1,080 1,860 2,310 2,370 3,360 4,280

9 1,070 1,830 2,260 2,320 3,250 4,090

10 1,060 1,810 2,230 2,280 3,170 3,960

11 1,050 1,800 2,200 2,250 3,110 3,850

12 1,040 1,780 2,180 2,230 3,050 3,760

13 1,040 1,770 2,160 2,210 3,010 3,690

14 1,040 1,760 2,140 2,200 2,980 3,640

15 1,030 1,750 2,130 2,180 2,950 3,590

16 1,030 1,750 2,120 2,170 2,920 3,540

17 1,030 1,740 2,110 2,160 2,900 3,510

18 1,030 1,730 2,100 2,150 2,880 3,480

19 1,030 1,730 2,090 2,140 2,860 3,450

20 1,030 1,720 2,090 2,130 2,850 3,420

25 1,020 1,710 2,060 2,110 2,790 3,330

30 1,020 1,700 2,040 2,090 2,750 3,270

35 1,010 1,700 2,030 2,070 2,720 3,230

40 1,010 1,680 2,020 2,060 2,700 3,200

45 1,010 1,680 2,010 2,060 2,690 3,180

50 1,010 1,680 2,010 2,050 2,680 3,160

100 1,005 1,660 1,984 2,025 2,626 3,077

∞ 1,000 1,645 1,960 2,000 2,576 3,000

Fuente: Laboratorio de Medidores de Energía, SIC


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Para expandir la incertidumbre combinada a un grado de confianza del 95% es necesario multiplicar por el k resultante en la columna 95% de la tabla mencionada, para los grados de libertad hallados.

8. Informar el resultado de la medición y junto con su incertidumbre estándar combinada

uc(y) o su incertidumbre expandida U, utilizando algún formato, escribiendo como se obtuvieron y, uc(y) o U.

En el caso más simple, cuando se tienen dos componentes, AU (Tipo A) BU (Tipo B), que son sumadas cuadráticamente para obtener la incertidumbre combinada CU . Ella, simplemente, consiste en multiplicar la componente AU por el factor t de Student para el correspondiente grado de libertad, y multiplicando UB por el factor 2 y combinarlas para obtener una incertidumbre expandida, con 95% de confianza cuando la distribución normal es asumida.

9. Para el caso de una estimación obtenida por otros métodos, la incertidumbre estándar

u (xi) se evalúa como se indica a continuación:

Como una regla general, cuando no existe información acerca de la distribución de la componente de la incertidumbre tipo B, se supone una distribución rectangular. Dos posibles interpretaciones (95% de intervalo en distribución normal o 100% de intervalo en la distribución rectangular) son completamente similares, en términos numéricos.

2.1.5.3 Relación de incertidumbre

Cuando se trabaja con calibraciones y pruebas, es necesario decidir que método y que equipo debe ser usado, para lo cual es necesario tomar en consideración una relación apropiada de incertidumbre. La relación de incertidumbre es definida como la relación entre la tolerancia especificada y la incertidumbre final asignada a la medición.

Se debe seleccionar un patrón de referencia que cumpla con un nivel de exactitud (límites de error) entre 3 y 10 veces mejor que el instrumento a calibrar16.

Es una práctica común usar tolerancias (o especificaciones) como los límites de prueba, cuando se decide aceptarlas para la prueba de un equipo. No obstante, si la relación de incertidumbre resulta muy pequeña, la incertidumbre debe tomarse en cuenta. En este caso si aceptamos un equipo probado, cuyos resultados cayeron dentro del rango de tolerancia, pero el intervalo total de incertidumbre no está completamente incluido en él, nuestra falsa aceptación corre el riesgo de ser considerable.

16 COLOMBIA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO. Laboratorio de Medidores de Energía. Bogotá : 2001. p. 7-4.


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Para corregir este problema se hace una modificación del límite de prueba, dependiendo de la incertidumbre, así:

Límite de prueba (modificado) = Tolerancia - Incertidumbre

Solo se aceptaría un equipo si los resultados de la prueba caen dentro del límite de prueba modificado. Por este lado minimizamos el riesgo de la “falsa aceptación”; sin embargo, se puede aumentar el riesgo de “falso rechazo”.

2.1.5.4 Errores e Incertidumbres

La confusión entre error e incertidumbre es muy común y no solamente como consecuencia terminológica del cambio de la clásica “teoría de error” a la presente. Error e incertidumbre no expresan el mismo concepto. Son realmente conceptos diferentes.

Los términos “error” e “incertidumbre” deben ser apropiadamente usados y tener cuidado de hacer distinción entre ellos.

Las diferencias entre los dos términos son dadas en la siguiente tabla:

TABLA 4 .DIFERENCIAS ENTRE ERROR E INCERTIDUMBRE

El cálculo completo supone realizar la suma cuadrática de las varianzas de los elementos que intervienen en la incertidumbre. La varianza considera el tipo de distribución de cada parámetro, por ejemplo gaussiana o rectangular.

Las componentes de la incertidumbre más típicas son:

• Certificado de calibración de los equipos del sistema de calibración • Desviación de estos equipos entre calibraciones • Influencia de la temperatura, si da lugar • Repetibilidad y resolución.

ERROR (Desviación) INCERTIDUMBRE “Resultado de una medición menos el valor verdadero del mesurando”

“dispersión de los valores que pueden ser razonablemente atribuidos al mesurando”

Diferencia Rango o intervalo Se puede hacer correcciones No se pueden hacer correcciones

Es estimado como el valor medio Estimada como múltiplo de la desviación estándar.

Se cambia linealmente Se combina cuadráticamente Se calcula de un valor verdadero (convencional) o un valor nominal, o valor de referencia.

No se supone de un conocido o cualquier valor central.

Centro: valor “verdadero” con significado físico

Centro: valor medio, solamente con significado probabilístico

Determinístico No determinístico


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2.1.5.5 Análisis de incertidumbre.

Ejemplo: Para el análisis de la incertidumbre deben tomarse en cuenta las siguientes fuentes:

• El reporte de incertidumbre de la resistencia Patrón u )( sr (tipo B). El certificado de

calibración de la resistencia muestra una incertidumbre relativa de 710.5 − (con un nivel de confianza de 95%). Entonces:

ppmrU s 25.0)( = .

• La incertidumbre del comparador u(c) (tipo B). Cada comparación es afectada por la

incertidumbre especificada del comparador y suponemos que sucesivas comparaciones producen resultados no correlacionados. Entonces la incertidumbre de cada valor Y es afectado por la misma u(c). El puente tiene una especificación de incertidumbre de 0.3 ppm de lectura pero no especifica acerca del nivel de confianza. Se asume, entonces, una distribución rectangular y entonces

u (c)= 17.0

33.0 =

• Incertidumbre asociada con el proceso de medición u(e) (tipo A). Está caracterizada

por la dispersión de sucesivas comparaciones y es evaluada como el error estadístico, mediante el método de mínimos cuadrados:

36)()(

)(2

−−−

=XRYXRY

eut

Corresponde al número de grados de libertad del experimento: 6 ecuaciones y 3 incógnitas. De los datos anteriores u (e)=0.03 ppm.

• Incertidumbre asociada con la medición de temperatura u (t) (tipo B).las resistencias son medidas sumergidas en un baño de aceite, y su temperatura es mantenida a (20.000±0.002) °C durante la calibración, para luego hacer la corrección de los valores de las resistencias.

• La incertidumbre en temperatura es la suma cuadrática de la incertidumbre asociada con la medición de temperatura y ala incertidumbre asociada con posibles gradientes térmicos al baño de aceite. Esta suma resulta ser 0.003 °C.

• La dependencia de la resistencia con la temperatura sigue una ley cuadrática pero solamente el coeficiente lineal a se considera para el cálculo de la incertidumbre.


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• La siguiente tabla muestra los coeficientes y las incertidumbres para cada resistencia. La incertidumbre es calculada multiplicando a por 0.003 °C.

TABLA 5. COEFICIENTES E INCERTIDUMBRES PARA RESISTENCIAS

Resistor a (ppm/°C) U(t) (ppm)

Rs 4.07 0.01 R1 4.07 0.01 R2 3.12 0.01 R3 10.50 0.03

2.1.6 Control de datos.

Los cálculos y transferencias de datos deben estar sujetos a verificaciones apropiadas de manera sistemática.

Cuando se usen computadores o equipo automatizado para la adquisición, proceso, registro, reporte, almacenamiento o recuperación de datos de ensayo o calibración, el laboratorio debe asegurar que:

a. El software del computador desarrollado por el usuario es documentado con datos

suficientes y es validado en forma apropiada lo mismo que sea adecuado para su uso; b. Sean establecidos e implementados los procedimientos para proteger los datos; dichos

procedimientos deben incluir, pero no limitarse la integridad y confidencialidad de ingresos o recolección de datos, almacenamiento de datos, transmisión de datos y procesamiento de datos;

c. Los computadores y el equipo automatizado reciba mantenimiento para asegurar el adecuado funcionamiento y las condiciones ambientales y operativas necesarias para mantener la integridad de los datos de calibración.

2.1.6.1 Los Sistemas de información.

Tener la información correcta en el momento adecuado será de gran utilidad a la hora de cualquier eventualidad. La base de datos del laboratorio o de información de gerencia debe resolver esta necesidad y proporcionar el mecanismo para poner el sistema de memoria en ejecución. En la adición de los datos, los inventarios, las calibraciones, las reparaciones, y los registros de la ubicación se requieren para mantener trazabilidad y verificar los requisitos en el momento necesario. La inclusión de la información relacionada con los costos, la productividad, etc., facilita la tarea de la administración del laboratorio, y se asegura que la información para solución de problemas este fácilmente disponible. Mientras que los requisitos varían de laboratorio en laboratorio, todos los sistemas de bases de datos de alta calidad tienen ciertos elementos y características


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comunes. Las bases de datos por lo general deben ser fáciles de utilizar, que dispongan de suficiente información, que sea restringida para datos incoherentes y valide información necesaria, que proporcione una búsqueda fácil y rápida, que sea manipulable, segura y flexible.

2.1.6.2 Reporte de resultados.

Se deben reportar los resultados de cada calibración, o series de calibraciones realizados por el laboratorio de manera exacta, clara, inequívoca y objetiva, y de conformidad con todas las instrucciones específicas en los métodos de calibración. Los resultados deben ser reportados usualmente en un certificado de calibración, y debe incluir toda información requerida por el cliente y necesaria para la interpretación de los resultados de la calibración y toda la información requerida por el método empleado17.18

17 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Requisitos generales de competencia de laboratorios de ensayo y calibración, Bogota : ICONTEC,1994.p.27 (NTC-ISO-IEC 17025) 18 COLOMBIA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO. Resolución 140. Bogotá : 1994.


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3 EQUIPOS

El laboratorio debe equiparse con todos los elementos y equipo de medición requeridos para el correcto funcionamiento de las calibraciones (incluyendo la preparación para la calibración, procesamiento y análisis de datos de calibración). En aquellos casos donde el laboratorio requiere emplear equipo fuera de su control permanente, debe asegurarse que se cumplan los requisitos exigidos por los estándares utilizados en el laboratorio.

El equipo y su software empleado para calibración debe ser capaz de alcanzar la exactitud requerida y debe cumplir con las especificaciones pertinentes a las calibraciones en cuestión. Se deben establecer programas de calibración para cantidades o valores de los instrumentos claves donde dichas propiedades tengan un efecto significativo sobre los resultados. Se debe calibrar o revisar el equipo antes de ponerse en servicio a fin de establecer si reúne los requisitos de las especificaciones del laboratorio y si cumple las especificaciones normalizadas pertinentes.

El planeamiento y la disposición iniciales del laboratorio se deben emprender con todas las consideraciones pertinentes. Esencialmente, el laboratorio, según lo diseñado inicialmente, e instalado, comprende un equipo que tenga la capacidad de realizar cierto número de operaciones de determinada naturaleza. Aquí, la naturaleza considera factores tales como los parámetros implicados, exactitud, trazabilidad, y control del medio ambiente. La eficacia resulta de una multiplicidad de factores, incluyendo: equipos, procedimientos, disposición, instalaciones, selección del personal, y entrenamiento. Un inicio ineficaz probablemente va a ser seguido de la operación ineficiente. En el proceso de medición están presentes una sucesión de pasos en los que la unidad de una magnitud para ser medida es transmitida, usando equipos de medición que están trazados por comparación diferencial con patrones de más alto nivel, calibrando otros aparatos de más bajo nivel. Se deduce de ésto que en cualquier organización se puede llegar a tener un grupo primario de patrones que mantienen los patrones básicos de referencia, con los cuales se calibran patrones de trabajo a nivel más bajo o grupo secundario que, a su vez, calibra los instrumentos utilizados para hacer las mediciones en el propio laboratorio. Los instrumentos de medición y aparatos usados en un laboratorio se deben clasificar en las siguientes categorías: 1. Patrones de referencia, que materializan cantidades eléctricas fijas y que sirven para el

mantenimiento de las respectivas unidades durante intervalos entre comparaciones con un laboratorio de más alta jerarquía.


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2. Patrones de trabajo, calibrados en términos del patrón de referencia, y reservados para el uso en calibración de instrumentos de planta o de producción (instrumentos objeto de prueba).

3. Equipos de recomparación, tales como puentes, potenciómetros, etc., y consolas, usados en la comparación de los instrumentos de planta con los patrones de trabajo.

4. Patrones viajeros, de la misma categoría de los patrones de referencia, son usados para transportar la referencia a lugares donde se quiera y no haya otra posibilidad para calibración.

5. Instrumentos de planta, utilizados día a día en la operación del laboratorio. 3.1 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA MEDICIONES ELÉCTRICAS

3.1.1 Selección del equipo Patrón.

Son frecuentes las ocasiones en que como usuarios de un equipo de medición de un laboratorio de pruebas se tienen dudas acerca de la confiabilidad en su funcionamiento y desempeño y adicionalmente de su reproducibilidad y repetibilidad...Véase Glosario…

Muchas veces da confianza y tranquilidad saber que el equipo patrón es nuevo. Pero bajo ésta última premisa se puede cometer un error, ya que el hecho de ser nuevo no garantiza que este ajustado a las especificaciones que da el fabricante; peor, si éste se considera calibrado.

Son muchos los factores que intervienen para que el equipo de medición se salga de sus tolerancias, empezando por el manejo brusco al que eventualmente sea sometido durante el transporte antes de ser instalado en el laboratorio.

Un aspecto muy importante para la eficiente operación de un instrumento, equipos patrones, es su propia calibración y la determinación de un periodo máximo entre calibraciones sucesivas, llamado “Intervalo de re-calibración”. Puesto que son muchos los factores que intervienen en la determinación de este intervalo, se han escogido los principales y su orden de importancia así:



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1. Si el equipo ha sido reparado. 2. La recomendación del fabricante. 3. El tipo de instrumento. 4. La tendencia de desgaste y degradación. 5. La exactitud requerida. 6. La prolongación y severidad del uso. 7. Las condiciones ambientales (temperatura, Humedad, vibraciones, etc.). 8. La tendencia obtenida de los registros de calibraciones anteriores. 9. El registro de mantenimiento y servicio. 10. La frecuencia, calidad de las pruebas y calibraciones realizadas internamente.

A su vez, parte de esta lista de factores puede servir como una guía para el contenido histórico que debe poseer en equipo. 3.1.1.1 Especificaciones del instrumento.

Las especificaciones para los instrumentos de precisión son a menudo complejas y difíciles de interpretar. Los usuarios deben considerar los detalles fácilmente pasados por alto para comparar correctamente estos instrumentos o aplicarlos a su carga de trabajo. La selección inicial del equipo se basa generalmente en sus especificaciones escritas. Las especificaciones proporcionan los medios para determinar la conveniencia del equipo para un uso particular. Las especificaciones son una descripción escrita del funcionamiento del instrumento en términos cuantificables y se aplican al conjunto de instrumentos que tienen el mismo número de modelo. Puesto que las especificaciones se basan en la estadística del funcionamiento de una muestra suficientemente grande de instrumentos, ellos describen la conducta del grupo pero antes que eso, para un solo instrumento específico.

Las especificaciones tienen las siguientes características:

• Que el equipo sea completo para aplicaciones ya previstas. • Fáciles de interpretar y utilizar. • Que sea definido para efectos del ambiente y la carga.

El equipo requiere de información suficiente para permitir que el usuario determine los límites de funcionamiento para todas las salidas previstas posibles (o las entradas), para todas las condiciones ambientales posibles dentro de los límites mencionados, y para todas las cargas permitidas. Diseñar las especificaciones completas para un instrumento complejo como un calibrador de múltiples funciones es un desafío grande. La facilidad de uso es también importante. Una gran cantidad de especificaciones, incluyendo modificación y adiciones en el equipo,


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pueden ser confusas y difíciles de interpretar. Una mala interpretación puede conducir a los errores de aplicación y/o a malas calibraciones. Es importante que las especificaciones de un equipo sean lo más breves y claras posibles, para que el usuario no maltrate ni abuse del equipo. Si se mantiene un equipo dentro de las especificaciones mencionadas, las demás no se interpondrán en el buen funcionamiento del mismo. Esto es de gran importancia para el usuario ya que las contribuciones de error según el tiempo, la temperatura, humedad, fluctuaciones en la fuente de alimentación y las cargas entre otras no intervendrán mientras la operación se mantenga dentro de los límites mencionados. Puesto que las especificaciones son complejas para instrumentos complejos, pueden ser mal empleadas y se puede abusar de ellas por parte de los usuarios y de los fabricantes. El tema siguiente describe los efectos de una especificación incompleta y cómo las especificaciones pueden ser malinterpretadas. Cada especificación debe ser considerada cuidadosamente al comparar los instrumentos de diversos fabricantes. Todos estos componentes se combinan para describir el funcionamiento de un instrumento dado. Los compradores necesitan ser hábiles en la adición de la contribución de cada componente para llegar al funcionamiento real del instrumento para cualquier salida dada. Esta habilidad conducirá a decisiones de compras más rápidas y más inteligentes. 3.1.1.2 Análisis de las especificaciones.

El análisis de las especificaciones como parte del proceso de toma de decisión puede ser complejo. Para tener un cuadro claro de las especificaciones, es necesario que los encargados del laboratorio, los metrólogos, y los técnicos deban estar enterados de todos los componentes de una especificación, y cómo extraerlos de los brochures y manuales de especificaciones de los diferentes equipos. En general, hay dos características claves dentro de estos folletos, notas que informan y las que califican. Y dentro de éstas determinar las que tengan un efecto directo en la especificación. Los componentes principales de la especificación se identifican una vez se deba interpretar y calcular las especificaciones verdaderas. Solamente después que se ha descrito la especificación total, el usuario hace una comprensión clara del verdadero valor de la especificación. Esto ayudará a evitar la confusión del comprador con factores extraños. Las especificaciones mencionadas encontradas en anuncios y folletos no son a menudo ni la mitad de la información útil total. De esta forma, las posibles alternativas para la selección del equipo patrón para este proyecto son descritas en el Anexo 4. La selección de los equipos que conforman esta tabla tiene como base las especificaciones de los instrumentos objeto de prueba hacer calibrados en el laboratorio.


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Estas especificaciones incluyen rangos de medida, magnitudes y precisión. Igualmente la selección de estos equipos tiene como característica la capacidad de poder realizar calibraciones a diferentes instrumentos, magnitudes, rangos y precisiones demostrando así su multifuncionalidad.

Esta selección preliminar del equipo patrón servirá como base para un posterior estudio que demuestre la factibilidad del proyecto, quedando este como una guía a seguir.

3.1.1.3 Interpretar las especificaciones.

Muchas compañías tienen procedimientos y pruebas complejas que un instrumento debe pasar antes de aceptarse y posteriormente comprarse. Pero esa evaluación puede comenzar antes, el cliente debe decidir cuáles de los muchos instrumentos en el mercado deben ser evaluados. Las especificaciones del instrumento son generalmente el primer paso en el proceso. Las especificaciones deben resolver los requisitos de la carga de trabajo del instrumento a ser considerado. Idealmente, las especificaciones son una descripción escrita del funcionamiento de los instrumentos que cuantifique objetivamente sus capacidades. Debe recordarse que las especificaciones no igualan el funcionamiento, ellas son la parametrización para la optimización del uso del equipo. Ellas pueden ser conservadoras o agresivas. Los fabricantes superarán generalmente sus especificaciones. Otros fabricantes pueden manipular las especificaciones para hacer que un instrumento aparezca ser más capaz que lo que realmente es. Las especificaciones en anuncios y folletos pueden ser incompletas. Reflejan a menudo solamente una parte muy ínfima del funcionamiento total del instrumento.

Para comparar productos de diversos fabricantes, se tendrá que traducir, interpretar, e interpolar a menudo la información, de modo que se pueda hacer una comparación lógica. Obsérvese la definición de una especificación ideal: "es una descripción escrita del funcionamiento de los instrumentos que tiene como objetivo cuantificar sus capacidades."

A. Confianza.

El factor más crítico en el funcionamiento de un patrón es que tan pequeña es la desviación de su salida actual a la de su salida nominal. Por un lado, siempre se tendrá una medida de incertidumbre en cuanto a la magnitud de la desviación. Por otro, se puede tener confianza que la desviación es poco probable a ser mayor que una cantidad determinada. Supóngase que los fabricantes X, Y y Z ofrecen patrones de medida. Las especificaciones del patrón del fabricante X dicen que pueden suplir 10V con una incertidumbre de 1,55 ppm. El patrón del fabricante Y ofrece 10V con una incertidumbre de 3,03 ppm y el fabricante Z da una especificación con una incertidumbre de 4 ppm para los mismos 10V


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de salida. Ninguna de las 3 especificaciones para los patrones indican el nivel de confianza para tales valores de incertidumbre y ninguna de ellas indica como fue distribuida la incertidumbre.

Cuando son cuestionados los fabricantes, estos indicarán que las especificaciones de los equipos están basadas en una distribución normal de incertidumbre y que tienen los siguientes niveles de confianza (o factor de cubrimiento, k). Sus respuestas son tabuladas en la siguiente tabla.

TABLA 6. COMPARACIÓN ENTRE PATRONES

Fabricante Especificación 10 V Nivel de confianza

(factor de cubrimiento)

X 1.55 ppm 1 desviación estándar (k = 1)

Y 3.03 ppm 95% (k = 2) Z 4.00 ppm 99% (k = 2.58)

La figura 13, muestra que se puede esperar un funcionamiento idéntico de los tres calibradores, ya que sus intervalos de confianza aplican para diferentes áreas bajo la misma curva de distribución normal de la incertidumbre.

FIGURA 13. IGUAL FUNCIONAMIENTO, DIFERENTE ESPECIFICACIÓN

-6.2 -4.65 -3.1 -1.55 0.0 1.55 3.1 4.65

0.00

0.10

0.20

0.40

0.30

-4.545 -3.03 -1.515 0.0 1.515 3.03 4.545

-4.65 -3.1 -1.55 0.0 1.55 3.1 4.65

-3 -3.1 -1.55 0.0 1.55 3.1 4.65

-4.0 4.0

-4

-6.20

-6.06

FABRICANTE "X"(PPM)

FABRICANTE "Y"(PPM)

FABRICANTE "Z"(PPM)

Dens

idad

de

prob

abili

dad

Desviación estándar (Factor de Cubrimiento)

Fuente: Calibration: Philosophy and Practice



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B. Otras Consideraciones.

Las especificaciones de la incertidumbre son una parte importante para determinar si un patrón particular puede satisfacer la necesidad. Hay, sin embargo, muchos otros factores que son determinantes para que el instrumento satisfaga las necesidades del usuario. Algunos de éstos se enumeran como sigue.

1. La Carga de trabajo 2. Estándares De Ayuda 3. Ayuda Del Fabricante 4. Confiabilidad 5. Filosofía Del Servicio 6. Reputación del fabricante 3.1.1.4 Ajuste del Patrón de Calibración.

La gran mayoría de instrumentos digitales son construidos con elementos de valor variable, como potenciómetros, reóstatos o condensadores variables, para ajustar las lecturas y otras características del instrumento, debido a que este es susceptible a desajustes en el tiempo o por errores propios de los elementos utilizados en su construcción. El ajuste de calibración consiste en variar estos elementos para lograr lecturas dentro de especificación. Este procedimiento se debe hacer únicamente cuando el instrumento presenta desviaciones considerables y si se tiene el procedimiento descrito por el fabricante. Si se realiza el ajuste sin los pasos establecidos, se corre el riesgo de cambiar el funcionamiento del instrumento y, por lo tanto, de dañarlo.

El manual del instrumento determina los elementos por variar y las lecturas que se deben obtener en este proceso. Nos guía con un plano interno de ubicación ya que el ajuste es dentro del aparato. Un ejemplo: Se pueden encontrar instrumentos cuyo ajuste de calibración es realizado por “software”. Este se realiza a través del teclado frontal o por interfase, utilizando una computadora. En este caso, el instrumento esta manejado por un procesador de datos, que toma los ordenes y realiza los cambios pertinentes dentro de su sistema.

Después de realizar un ajuste de calibración es necesario repetir las pruebas de calibración nuevamente para obtener una nueva tabla de datos.


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3.1.2 Instrumentos Objeto de Prueba

3.1.2.1 Instrumentos Análogos.

Normalmente un instrumento de medida, eléctrico, dispone de dos puntas de prueba que se aplican al elemento que se desea medir. Al aplicar dichas terminales entre los extremos del componente, una aguja se desplaza por una escala graduada que indica el valor de la magnitud que previamente se ha seleccionado en el aparato.

Existen diferentes mecanismos de indicación, los cuales se muestran en el Anexo 5, junto con los símbolos que los identifican. Los instrumentos análogos tienen en su carátula información sobre su manejo adecuado. Los datos que generalmente aparecen son:

• Tipo de mecanismo para la

indicación • Posición de trabajo • Tipo de corriente que

maneja.(AC o DC) • Clase de exactitud. Se

identifica por ser un número visible tal como 0.5. si este número está rodeado por un círculo, se debe entender por error respecto a la lectura.

• Aislamiento con el chasis. • Frecuencia, aparece solamente

si es en AC.

El movimiento de una aguja se consigue al girar un núcleo sobre el que va arrollada una bobina, que es cortada por un campo magnético producido por un imán. El movimiento de desviación de dicha bobina se debe a la ley del electromagnetismo, según la cual un conductor, en este caso las espiras, atravesado por una corriente eléctrica y que a la vez lo corta un campo magnético, sufre una fuerza que provoca su movimiento, cuyo valor y sentido depende del valor y sentido de la intensidad eléctrica. El campo magnético externo es constante, debido a que suele ser producido por un imán permanente y fijo.

Fuente: www.extech.com

Fuente: celsavalencia.com


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Si la intensidad de la corriente que circula por la bobina cambia de sentido, también lo hace el giro; por lo tanto la deflexión del núcleo es proporcional al valor de la intensidad de esta.

3.1.2.2 Instrumentos digitales.

Muchos procesos de inspección y función de control requieren que un voltaje o una corriente análogos sean convertidos a forma digital (pulsos), de tal forma que puedan ser manejados o interconectados a circuitos digitales. Tal es el caso de los nuevos Multímetros digitales, los cuales requieren un convertidor análogo/digital (A/D) para “traducir” en dígitos lo que su punta de prueba esta “viendo” como diferentes niveles de voltaje o corriente.

Todos los parámetros físicos conocidos tienen naturaleza analógica, por lo que fenómenos tales como presión, temperatura, velocidad, intensidad de luz, aceleración, etc., pueden ser convertidos a un equivalente digital que permita su tratamiento como simple datos binarios. Para cada uno de los niveles de la escalera de la conversión se asigna un valor binario. Para cada uno de los niveles de la escalera de la conversión se asigna un valor binario. Por ejemplo, si tenemos una alimentación en el A/D de 5 V y una salida de 8 bits (1 byte), el conversor puede seccionar 256 niveles de los 5 V de la alimentación, esto es 0,01953 V por cada nivel. Ahora, para una tensión de 3V se asigna una barra con un número 10011010, que en el sistema hexadecimal es el 9AH. Este dato es introducido a la tarjeta de adquisición, y por “software” se le indica que el valor es de 3 V.

Señal análoga

Comportamiento en el tiempo

Nivel de tensión

Señal digital

FIGURA 14. CONVERSIÓN ANÁLOGA DIGITAL


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3.2 TRAZABILIDAD DE LA MEDICIÓN

Es muy común que los usuarios de un laboratorio no sepan ¿Qué es Trazabilidad? Para introducir el tema es importante comenzar diciendo que una medida que se realice en cualquier parte del mundo debe representar la misma cantidad.

3.2.1 Trazabilidad de las calibraciones.

Cada equipo debe calibrarse con base en un equipo de prueba certificado y validado por un estándar reconocido. En caso de que no exista un estándar, se debe identificar la base de la calibración…véase página 73…

3.2.2 Trazabilidad y el sistema nacional de la medida.

Las calibraciones trazables son hechas dentro del contexto de un sistema nacional de medida. Cada lugar en el país que utiliza los instrumentos para hacer medidas físicas se puede considerar como una estación de medida. El software, los procedimientos, los protocolos, la regulación, y así sucesivamente, es lo que aseguran el funcionamiento del sistema nacional de medida, y se puede llamar infraestructura de la medida. El sistema nacional de medida se asegura de que las medidas realizadas en diferentes lugares en diferentes periodos de tiempo sean compatibles unas con otras a niveles adecuados para cada propósito definido por los laboratorios de metrología. Tales medidas serían compatibles a través del espacio y del tiempo, si cualquiera de dos o más laboratorios consiguen el mismo resultado dentro de los límites estadísticos permitidos cuando ellos miden los mismos instrumentos objeto de prueba a igual o diferente tiempo. Es solamente posible “medir el mismo instrumento o uno idéntico” si el ambiente de calibración y prueba son suficientemente cercanos a ser iguales. Esta definición de compatibilidad de la medida es importante ya que acentúa una medida a grado tal que se ajusta con otras medidas hechas en diversos lugares o diferentes tiempos.

Los diferentes sistemas nacionales de medida de los diversos países en el mundo tienen una base física común en virtud del sistema internacional de unidades (SI). Un laboratorio nacional convencional que sirve como estación de medida mantiene las representaciones nacionales de las cantidades del SI (los estándares nacionales). El laboratorio nacional también proporciona los servicios de medida que permiten que otros laboratorios de calibración en el país relacionen sus estándares con los estándares nacionales.


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En Colombia el Instituto Nacional de Metrología se encuentra en la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC), ésta es la entidad nacional requerida por ley para establecer, mantener, y diseminar un sistema consistente y asequible de patronamiento y medida.

3.2.3 ¿Porqué las medidas deben ser trazables?

Las razones por las cuales las medidas deben ser trazables, se extienden a las necesidades inmediatas de un laboratorio de calibración. La trazabilidad de la medida asegura la uniformidad de los productos fabricados y los procesos industriales. Apoyan la equidad en el comercio como tan bien la conformidad de las leyes y estándares reguladores. La trazabilidad de la medida es esencial para el desarrollo de la tecnología. La aceptación global cada vez mayor de los estándares de calidad de la ISO 9000 también han conducido a un aumento general en los requisitos comerciales para la calibración trazable de los equipo de pruebas y medidas. El propósito, con perspectiva hacia la seguridad del producto y aptitud para el uso, es asegurarse de que los productos fabricados en un país sean aceptados en otro teniendo en cuenta los estándares, los métodos, y las prácticas de medición.

3.2.3.1 ¿Que involucra una calibración trazable?

La trazabilidad está definida como la capacidad de relacionar resultados individuales de la medida con los estándares nacionales o con el sistema nacionalmente aceptado de la medida a través de una cadena intacta de comparaciones (red metrológica). En términos más amplios, una medida se puede decir que es trazable a los estándares señalados dentro de los límites indicados de la incertidumbre, U, con un factor k de la cobertura, sí con ésta se pudiese producir suficiente evidencia científica convincente, la cuál demuestre que una comparación directa a esos patrones produciría un resultado que caería entre los límites indicados de incertidumbre con una confianza determinada por k.

Los informes y/o certificados de calibración son parte esencial de la trazabilidad de las calibraciones. El metrólogo, los ingenieros de prueba, y el personal de calidad pueden utilizar estos datos para mejorar la exactitud de la medida en una instalación particular. La trazabilidad se refiere a los procedimientos y a los expedientes que se utilizan y se guardan para demostrar que las calibraciones hechas en un laboratorio local representan exactamente las cantidades de interés. Los aspectos científicos de la trazabilidad involucran principios de metrología usados localmente e independientemente por los científicos, ingenieros y técnicos. Los aspectos legales de la trazabilidad implican una infraestructura gubernamental establecida y mantenida dentro de la cual se realicen las


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medidas. La infraestructura que está en uso general hoy tiene tres componentes importantes:

1. Adopción legal a nivel mundial del sistema internacional de unidades (SI) como el

sistema básico de unidades de pesas y medidas.

2. El establecimiento de laboratorios nacionales tales como el de la SIC, encargado de mantener las representaciones de las unidades del sistema internacional “SI” (estándares) y el diseminar sus valores entre los laboratorios de calibración.

3. Definir, implementar y usar métodos y procedimientos que permiten que los laboratorios de calibración individualmente comparen sus patrones locales con los del laboratorio nacional.

3.2.4 Establecer y mantener la trazabilidad.

La Trazabilidad incluye mantener los patrones entre laboratorios que son comparados con uno de los estándares previamente descritos. Una cadena intacta de calibraciones finaliza con la comparación de patrones mantenidos por las autoridades nacionales tales como el laboratorio de la SIC en Colombia. La Figura 16 es un diagrama para voltaje directo que traza la medida de un Fluke 8842A hasta los patrones intrínsecos en un laboratorio nacional. Diagramas similares pueden ser realizados para otras unidades tales como resistencia, Voltaje, etc.

3.2.5 Conservación del patrón local.

El laboratorio de metrología debe tener la confianza en la calidad de sus propias operaciones internas. Esto incluye normalmente la intercomparación frecuente de sus patrones. Aunque tales ínter comparaciones no sean un substituto de la calibración periódica por un grado más alto, éstos crean la información en cuanto a la estabilidad de los patrones.

Un laboratorio puede tener varios patrones para cada unidad de medida. De lo contrario, no tiene ninguna manera de comprobar el patrón con minuciosidad, el cual debe ser

FIGURA 15. INSTRUMENTOS DE REFERENCIA



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enviado al laboratorio nacional (o a un laboratorio de un grado mayor). Una doble comprobación reduce la posibilidad de aceptar un patrón que ha sido dañado o degradado durante el viaje de vuelta después de una calibración exterior. Esto también ayuda a identificar los errores sistemáticos del laboratorio (compensaciones) en relación con los patrones nacionales. Se debe calibrar todo equipo utilizado para calibraciones, incluyendo el equipo para mediciones secundarias (por ejemplo, para condiciones ambientales) que tenga un efecto significativo sobre la exactitud o validez del resultado de la calibración, antes de ponerlo en servicio.

3.2.6 Métodos menos rigurosos para mantener la trazabilidad.

Procedimientos similares pueden ser realizados en cada nivel de jerarquía. Sin embargo, en algún momento estos procedimientos no son beneficiosos en cuanto costo-efecto, entonces se hace necesario recurrir a métodos menos rigurosos de mantenimiento y declaración de la incertidumbre. El más común es el pass & fail, utilizando la especificación del instrumento. Si un instrumento pasa la prueba se asume que éste cumple con todas las especificaciones para el periodo de calibración asignado. Los procedimientos se establecen comúnmente para extender o acortar intervalos de calibración basados en repeticiones de pruebas exitosas o fallidas.

3.2.7 Requisitos específicos.

Para laboratorios de calibración, el programa de calibración de equipos debe ser diseñado y operado de forma tal que asegure que las calibraciones y mediciones realizadas por el laboratorio sean trazables con el sistema internacional de unidades (SI). Los laboratorios de calibración establecen la trazabilidad de sus propios patrones de medición e instrumentos de medición con el sistema internacional por medio de una cadena ininterrumpida de calibraciones o comparaciones que los vinculen a los patrones primarios pertinentes de las unidades de medición del sistema internacional. El vínculo con las unidades del sistema internacional puede lograrse por referencia a los patrones nacionales de medición. Los patrones de medición nacionales pueden ser patrones primarios, los cuales son fabricaciones primarias de las unidades del SI o representaciones convenidas de unidades del SI basadas en constantes físicas fundamentales, o pueden ser patrones secundarios que contribuyen a patrones calibrados por otro instituto de metrología nacional.

Al emplear servicios de calibración externos, se debe asegurar la trazabilidad de la medida por medio del uso de servicios de calibración de laboratorios que estén en capacidad de demostrar competencia, capacidad de medida y trazabilidad. Los


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m k s A

Kj - 90

m k s A

NewtonN

JouleJ

WattW

VoltV

2e/h

J - Array

J - Array732B

734A

732B

752A

5700A

8842A

Independent LocalRepresentation ofvVoltage

METROLOGIA INTERNACIONAL

SI Defined Base Units

CIPM Assigned Josephson Constant

LABORATORIO NACIONAL

National Realizations of the SI Definitions

"

"

"

"

Values of the Constantsnof Nature

National Representation of Voltage(via intrinsic standard, typically 10V)

LABORATORIO LOCALPatron de trnsferencia principal

Patron local de voltage primario

patron de transferencia de 10V

Key to Box Outlines

= Definiciones=Experimental Equipment=user Configured Commercial Equipment=Commercially Available Standards and Instruments

FIGURA 16. EJEMPLO DE TRAZABILIDAD DE LA MEDIDA



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Certificados de calibración expedidos por estos laboratorios deben contener los resultados de medición, incluyendo la incertidumbre de medición y/o una declaración del cumplimiento con una especificación metrológica identificada.

3.2.8 Patrones de referencia.

Los patrones de referencia deben ser calibrados por un organismo que proporcione trazabilidad. Dichos patrones de referencia de medición del laboratorio deben ser utilizados solamente para calibración exclusivamente y no para ningún otro propósito, a menos que se demuestre que su desempeño como patrones de referencia no se vea invalidado. Se deben calibrar los patrones de referencia antes y después de cualquier ajuste. 3.2.8.1 Verificaciones intermedias

Se deben llevar a cabo verificaciones necesarias para mantener la confiabilidad en el estado de calibración de los patrones de referencia primarios, de transferencia o de trabajo y materiales de referencia, de acuerdo con la programación y procedimientos definidos. Hay factores de confiabilidad que se relacionan con las especificaciones técnicas y de funcionamiento del equipo. El usuario final debe someter el equipo a pruebas de reproducibilidad y repetibilidad...Véase Glosario...con el fin de obtener confianza que el instrumento trabaja correctamente. Inicialmente, un usuario obtiene confianza de un equipo verificándolo repetitivamente hasta que la duda haya sido satisfecha. La confianza de un equipo aumenta si el equipo trae incorporado un sistema de chequeo interno para asegurar su adecuada operación. La confianza en un instrumento es adquirida con el tiempo, tomando como base su funcionamiento, las pruebas que se realicen y los resultados obtenidos, hasta el punto que el usuario comenzará a inclinarse por un modelo en particular y también por un fabricante en especial.

_________________________________________________________________________________________________________________ JUAN GUILLERMO MARTÍNEZ ECHEVERRY RAFAEL LEONARDO SANABRIA GUTIERREZ 75

4 REQUERIMIENTOS PARA UN ESTUDIO ECONÓMICO

4.1 CONSIDERACIONES DE COMPRA Cuando se esté seleccionando patrones de calibración, una de las consideraciones más importantes es la de determinar que tan exacto debe ser el equipo. Esta selección es realizada por medio de parámetros tales como:

• ¿Qué instrumentos serán los calibrados por este equipo? • Los instrumentos a ser calibrados serán contrastados con las especificaciones del

fabricante o solamente a la exactitud adecuada o apropiada para su actual uso.

Una vez los requerimientos de precisión, exactitud y estabilidad han sido definidos, se debe saber con que nivel de incertidumbre las calibraciones deben ser realizadas, y así entonces determinar que patrón es el más apropiado. Alcanzar la precisión, la exactitud, y la estabilidad que se requiere, sólo es posible si las características ambientales de temperatura, humedad relativa, campos electromagnéticos, vibraciones, regulación de estabilidad de la fuente, etc. son controladas. 4.1.1 Factores que intervienen en la eficiencia y utilidades de un laboratorio

de metrología.

Un factor primario por supuesto, es el de recuperar la inversión.

• ¿Será la adquisición del equipo propuesto, suficiente para incrementar las utilidades del laboratorio para que este justifique su costo?

• ¿Manejará el volumen de trabajo que el laboratorio demande? • ¿Proveerá las suficientes utilidades el laboratorio? • ¿Será el nuevo equipo suficiente para obtener la eficiencia que un laboratorio necesita

para comenzar a prestar un servicio? Estas son las posibles preguntas que una persona o entidad podrían plantearse con respecto a si es el laboratorio un negocio rentable, es por esta razón importante que se tengan muy en cuenta, porque en la mayoría de veces son las causas por la cual un laboratorio de metrología pierde la capacidad de incrementar sus utilidades y eficiencias.

El jefe del laboratorio no solamente debe evaluar las capacidades de un patrón de calibración potencial sino que adicional a esto debe considerar las características de


operación de este. Si la complejidad de operación del nuevo instrumento es muy alta, los beneficios de incrementar las utilidades y eficiencias del laboratorio pueden ser perdidos.

Otras de las cosas que se deben tener muy en cuenta para aumentar la eficiencia y la utilidad de un laboratorio de metrología son:

• El manejo de la administración del laboratorio • La atención al cliente • La prestación de los servicios del laboratorio • El manejo del personal del laboratorio • La capacitación del personal • El manejo de las nuevas tecnologías con respecto a la metrología • El cumplimiento en la entrega de los equipos ya calibrados

4.2 COSTOS TANGIBLES E INTANGIBLES Un análisis de la vida útil de un equipo puede resultar en una decisión para la compra de un instrumento con un alto costo de adquisición, pero un bajo costo de vida útil. Las decisiones de compra deben ser realizadas bajo conceptos de vida útil con el objetivo de evaluar correctamente los diferentes costos incurridos durante la vida del instrumento.

El precio de un instrumento no termina con el valor de compra, existen otros costos que consideran la vida útil del equipo como por ejemplo: costo de entrenamiento, instalación, mantenimiento, operación y muchos otros factores asociados con la vida proyectada del instrumento y su aplicación. La capacidad inicial del laboratorio debe exceder la carga de trabajo inicial. Si no, el primer crecimiento en carga de trabajo creará un atraso. Al incrementar la capacidad en un laboratorio es importante saber que es directamente proporcional al costo pero esto no debe ser un obstáculo para no cumplir con lo anterior mente mencionado ya que mas adelante por causa del aumento de la carga de trabajo debe agregarse. Esto es verdadero para factores que afectan el tamaño (el espacio físico) y los conceptos como la calefacción, la ventilación, y el sistema de aire acondicionado...Véase capítulo 1, numeral 1,2... Es esencial que el laboratorio tenga la capacidad necesaria, para el nivel establecido. En la mayoría de los casos, es también importante que los costos para proporcionan capacidad y calidad representen un gasto eficiente y prudente. Sin embargo, estos pueden agregar una dimensión a la complejidad del diseño de la instalación, y de la operación del laboratorio debido al bajo presupuesto que tenga la persona o entidad para la construcción del mismo.


4.2.1 Costo de Adquisición.

El costo inicial asociado con la compra del instrumento está definido como el costo de adquisición. Mientras el precio actual de la compra es siempre considerada, hay muchos otros valores asociados con la adquisición que no deben pasar desapercibidos. Tales como: definir requerimientos (especificaciones técnicas), evaluar propuestas, precio, instalación y puesta en marcha, transporte y tiempos de entrega.

4.2.1.1 Especificación de Requerimientos.

Escribir las especificaciones de compra para asegurar que el instrumento alcance los requerimientos de funcionamiento puede ser un trabajo significativo. Entre más complejas sean las necesidades, mayor será el trabajo de poder especificar un equipo.

4.2.1.2 Evaluación.

En la mayoría de los casos una compra es realizada utilizando las especificaciones de funcionamiento publicadas. Otras veces una demostración es aceptada. Para sistemas más especializados muy posiblemente se requiera visitar la planta del fabricante, demostraciones de primera mano o ambas. En cualquiera de estos eventos, hay costos relacionados con la evaluación de las diferentes ofertas consideradas que alcancen las necesidades de la aplicación.

4.2.1.3 Precio.

Precio de compra es el factor que mayormente debe ser considerado, ya que el dinero invertido es fácilmente identificado, con la orden de compra del instrumento.

4.2.1.4 Instalación y puesta en marcha.

Existen costos requeridos para implementar un instrumento o un nuevo instrumento dentro del sistema de una compañía. En el nivel más simple, el etiquetado asignado al instrumento para la base de datos de la compañía puede ser el único requerimiento. Por otro lado, hay otras implicaciones que se deben tener en cuenta como pueden ser alteraciones ambientales, software especial o integración dentro del sistema de cómputo corporativo. Usualmente en estos costos se incurre una sola vez y se consideran en la puesta de operación.


4.2.1.5 Transporte.

Los costos de transporte son fáciles de identificar. En la mayoría de los casos estos costos no varían mucho de un instrumento a otro o de un proveedor a otro. Estos costos incluyen todos los trámites de fletes, importación, seguros y transporte.

4.2.1.6 Tiempos de entrega.

El tiempo que transcurre al realizar la orden de compra hasta la llegada del equipo al comprador puede tener varios inconvenientes como son: la variación de la moneda representativa, retardos en el cronograma de un proyecto e incumplimientos. 4.2.2 Costo de entrenamiento.

El entrenamiento es reconocido como una parte necesaria de la especificación de un instrumento. Realmente, un entrenamiento puede parecer barato o muchas veces es gratuito hasta que se considera el costo que pueden generar los problemas que son causados por vacíos no aclarados en el momento de la capacitación. La complejidad de un instrumento tiene repercusión directa sobre los requerimientos de la capacitación. El costo de capacitación es aún más importante cuando el personal que opera el equipo ha sido renovado. La calidad y profundidad de una capacitación o entrenamiento es un aspecto de alta consideración. El costo para desarrollar un entrenamiento, cuando no esta disponible por el fabricante, puede ser considerado como un costo que influye en la vida útil del instrumento. Los costos de entrenamiento incluyen: capacitación al operario, capacitación de calibración, capacitación de mantenimiento y capacitación al instructor.

4.2.3 Costo de operación.

El costo operacional puede ser la componente más compleja del costo de vida útil. Los costos operacionales más relevantes son: costo de equipos de respaldo, complejidad de operación, automatización, costo de documentación, especificaciones y actualizaciones.

4.2.3.1 Equipos de respaldo.

Cuando un instrumento no está disponible para su uso como por ejemplo cuando las unidades primarias están en transición para calibración o reparación o de alguna manera simplemente no están disponibles, una unidad de reemplazo es requerida para mantener la


operación del laboratorio. Estas unidades adicionales son consideradas como unidades de respaldo. El costo de equipos de respaldo es directamente proporcional al tiempo empleado en calibración o reparación.

4.2.3.2 Complejidad de operación.

Entre más compleja sea la operación manual del equipo, mas alto será el nivel de las habilidades requeridas del operador.

4.2.3.3 Automatización.

Instrumentos que automáticamente reducen información y generan reportes pueden reducir el costo de operación significativamente.

4.2.3.4 Documentación.

Desarrollar procedimientos que guíen al usuario para el uso del equipo o calibración es un elemento que tiene un valor. Los procedimientos deben cumplir las normas documentadas de la organización, con el objetivo de reducir o eliminar trabajo innecesario. La información de salida debe estar expuesta en un formato de reporte que pueda ser leído fácilmente.

4.2.3.5 Especificaciones.

El punto en el cual un instrumento cumple con las necesidades o provee las soluciones para las cuales éste ha sido comprado tiene un efecto significativo sobre los costos de operación. ¿Qué tan eficientemente realiza su trabajo? ¿Tiene éste las características correctas? El costo de las expectativas no alcanzadas puede ser muchas veces el costo de inversión. Este elemento tangible puede ser considerado como un factor de riesgo, claro está que se puede reducir este costo de especificación (riesgo) sobre especificando el funcionamiento del equipo. Sin embargo este factor puede repercutir en costos incrementando el de calibración y en algunas oportunidades el de mantenimiento.

4.2.3.6 Actualización.

Si el instrumento permite una expansión, el costo futuro de comprar instrumentación adicional puede ser reducido. La habilidad del comprador está en predecir necesidades futuras que puedan ayudar a identificar esas áreas donde la actualización del equipo es de un gran valor.


4.2.4 Costo de calibración.

Este costo puede variar como función de la filosofía y estrategia del laboratorio como también su proceso de calibración. Algunas compañías hacen su propia calibración interna, mientras que otros tienen que contratar servicios de calibración externas. Los factores que afectan los costos de calibración anual incluyen la frecuencia de la calibración, el tiempo para calibración y el transporte.

4.2.4.1 Frecuencia de la calibración.

Este se refiere al número de veces por año que un instrumento debe ser calibrado, y éste tiene un impacto directo sobre el costo de calibración.

4.2.4.2 Tiempo para calibración.

El tiempo que se requiera para calibrar un instrumento depende del diseño del instrumento como también del equipo y los procedimientos que emplee el laboratorio. El gran número de ajustes internos o el cálculo y aplicación de constantes requeridas para calibración, también incrementan el costo.

4.2.4.3 Transporte.

Este costo de transporte desde y hacia el laboratorio de calibración debe ser incluido, esto es de esencial importancia si el laboratorio no es local.

4.2.5 Costo de mantenimiento.

La mayoría de los instrumentos electrónicos tienen costos de mantenimiento asociados con reparación de fallas, mantenimiento preventivo, aprovisionamiento y garantía.


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5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 LABORATORIO DE METROLOGÍA FRENTE A LA INDUSTRIA,

LA DOCENCIA Y LA INVESTIGACIÓN

El propósito inicial de este estudio de prefactibilidad, es establecer las bases para implementar un laboratorio de metrología que preste un servicio a la industria en cuanto a la calibración de equipos de medida se refiere. A la docencia en lo que se refiere a la formación académica y técnica de los futuros ingenieros y a la investigación en la aplicación de todos los conceptos que se relacionan con la metrología. Este proyecto está vinculado a la línea de investigación “Desarrollo Tecnológico Industrial” dentro de una sublínea que se propondría para que fuera establecida en la Universidad y que esté relacionada con la investigación y desarrollo de pruebas de laboratorio. Este proyecto de grado se fundamenta en la incidencia que han tenido en la investigación aspectos tales como la ciencia, la tecnología, las teorías y los métodos que han enriquecido nuestros conocimientos dando lugar al buen uso del ingenio y la teoría, lo anterior se demuestra en el proceso y gestión de la investigación que se ha forjado a partir de este trabajo que como consecuencia es la respuesta a nuestro afán de buscar soluciones a los problemas que se presentan en nuestra sociedad como futuros profesionales e ingenieros. El sector eléctrico juega un papel importante dentro del desarrollo industrial y económico del país. Las medidas eléctricas son un marco de referencia para analizar situaciones que involucran parámetros de mejora u optimización técnica y que además implican dinero. Aspectos que deben ser considerados como una parte del marco global del estudio de reducción de pérdidas en que se encuentra el país. Dentro de este contexto, se considera esencial el disponer de laboratorios de metrología y de ensayos, que permitan actividades de investigación básica aplicada, para el desarrollo de una capacidad tecnológica nacional, apoyando e impulsando la industria local, para aumentar el aprovechamiento de recursos propios. Este trabajo se concentra en la metrología, aplicada específicamente en la elaboración de ensayos y calibraciones a instrumentos de medida de variables eléctricas (amperímetros y voltímetros en AC y DC, multímetros, frecuencímetros, cosenofímetros, vatímetros y varímetros análogos y digitales), para determinar si dichos instrumentos cumplen con las especificaciones de error establecidas por el fabricante. Con respecto al diseño del laboratorio de metrología para calibración de equipos de medidas eléctricas en baja tensión se hace un aporte importante, ya que se establece la


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estructura teórica para la implementación del mismo, y cuyo desarrollo se podría llevar a cabo en un posterior estudio de factibilidad. 5.2 RECOMENDACIONES Con base en este proyecto se propondría establecer un centro de estudios en metrología para mediciones en baja tensión, el cual estaría constituido por: el laboratorio de calibración orientado a la prestación de servicios, un área que estaría dedicada a la docencia, donde los equipos patrones de medición y objeto de prueba se especifican en este proyecto. En el área dedicada para la docencia, se dictarían cursos y capacitaciones para profundizar el aspecto metrológico. Por último el área para trabajos de investigación en la cual los equipos y elementos serían seleccionados según los temas a estudiar y las necesidades que paulatinamente puedan surgir. Resuelta ya la idea de crear un centro de metrología en baja tensión, conformado por cada uno de los campos anteriormente mencionados se concluye y recomienda: Un laboratorio de metrología que sea acreditado con base en los requerimientos exigidos por las entidades nacionales e internacionales lo ubicarían al mismo nivel de cualquier laboratorio del mundo, tal como se propone en este proyecto, sería de gran ayuda para el desarrollo de la industria del sector eléctrico nacional. Ya que por medio del laboratorio se estimularía a los fabricantes de equipos de medidas eléctricas a cumplir con las diferentes normas estipulada por las entidades encargadas de la calidad de los productos y de la seguridad de las personas que se encuentren en el entorno de estos equipos. Para asegurarse del cumplimiento de estas exigencias se establecen una serie de ensayos y calibraciones que garantizan y califican el estado óptimo de los equipos. Se podría establecer a través del laboratorio, programas de control de calidad que beneficiarían tanto a fabricantes como a usuarios de los equipos de medición, ya que las calibraciones se realizarían con un criterio imparcial. Además se podrían llevar a cabo programas de mantenimiento y de mejora de los elementos que actualmente se utilizan para la medición de variables eléctricas. Por otro lado la existencia del laboratorio permitiría una mejor formación del profesional que actuaría dentro del sector, facilitándose así la investigación y aplicación de los conceptos en metrología. Dentro de una economía de escala todas las entidades públicas y privadas buscan continuamente mejorar sus productos y/o servicios con el propósito de encontrar su desarrollo y su sostenimiento. En este orden de ideas, la herramienta mas efectiva y económica es la estandarización, ya que se encuentran definidos los requerimientos, procedimientos, métodos de calibración y adicionalmente facilitaría el proceso de comunicación en términos técnicos. Parámetros que son relevantes y deben ser tenidos en cuenta a la hora de desarrollar el estudio de factibilidad y diseño del laboratorio que


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posteriormente determinen la viabilidad y aceptación del proyecto ante las entidades correspondientes para su acreditación. La estandarización crea desarrollo, ya que con los requerimientos que esta establece se fomenta la investigación y adelantos tecnológicos. Un laboratorio de metrología en la Universidad de La Salle abriría sus puertas al mundo no solo al mercado nacional sino internacional inclusive, ya que en muchos países aún no existe el desarrollo que se ha alcanzado en Colombia en el ámbito metrológico. El área de investigación es de caso especial y hay que tratarlo de forma independiente, ya que lo deseable en investigación es poseer la mejor información y conocimientos del tema y los equipos para realizar grandes investigaciones, que quizás el gobierno Colombiano y las empresas privadas no estén en capacidad de realizar. Existe una ausencia de entidades que estén desarrollando estudios de investigación sobre este tema de la metrología ya sea porque no están interesadas en hacerlos, por falta de información, porque no ven la importancia o por motivos económicos. Pero las universidades tienen toda la capacidad de abordar estos estudios, ya que son entidades creadas para realizar análisis, proyectos e investigaciones que pueden ser desarrollados por los docentes y estudiantes. Es por esto que la Universidad de La Salle puede mejorar el uso de sus recursos y ponerse a tono en la tendencia del siglo XXI de llevar una economía a escala, la cual es la de aprovechar todos sus recursos al máximo. La encuesta que fue realizada por la Superintendencia de Industria y Comercio a las entidades del sector educativo, científico y tecnológico de la nación, entre estas la Universidad De La Salle, con el objetivo de identificar la capacidad de medición instalada y las necesidades metrológicas existentes en el país, nos ha evidenciado que la Universidad sobre el tema de la metrología, no ha realizado, ni estudios ni investigaciones, ni ha desarrollado algún proceso de aseguramiento metrológico con los equipos existentes en su laboratorio, razón por la cual se ve la necesidad de asignar los recursos necesarios para quedar a la vanguardia en este tema. Con este proyecto se quiere que el tema de la metrología (que es tan importante para el desarrollo óptimo de un proyecto eléctrico), en la Universidad De La Salle, inicie el camino hacia el objetivo final que es la implementación del laboratorio para comenzar a lograr alguno reconocimiento. Si enfocamos nuestro interés hacia el estudio de pre-factibilidad propio del laboratorio, la pregunta que nos haríamos sería ¿Existe realmente el interés de la Universidad de La Salle y el sector eléctrico, para la implementación del mismo? La instalación de un laboratorio de metrología en la Universidad de La Salle puede ser de gran utilidad, es decir los beneficios derivados no serian solamente sociales y técnicos, sino económicos y para lograr esto es importante que el laboratorio brinde apoyo a las entidades que adelantan la normalización técnica de equipos utilizados en el sector eléctrico, que sirva para analizar asistencia y cooperación técnica internacional con el objeto de conseguir una mejor transferencia de tecnología en el sector eléctrico Colombiano en cuanto a la metrología, que permita una permanente integración o relación entre las empresas que


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trabajan con el sector eléctrico, la industria, y la universidad, que las organizaciones y empresas que trabajen con medidas eléctricas recopilen estadísticamente toda la información en cuanto a fallas, causas de fallas, índices de falla de los equipos, etc. que posteriormente sirvan para obtener mayor precisión en estudios posteriores, que la universidad participe activamente en todas las etapas del proyecto y una vez puesto en marcha, dirija programas de investigación, y que se inicie lo mas pronto posible con los estudios de factibilidad para conocer la conveniencia técnica y económica de establecer un laboratorio de metrología que sirva para complementar los que se tienen en la Universidad de La Salle, para el beneficio de los Hermanos Lasallistas y de los estudiantes, es por esto que el manejo de nuevas tecnología da un estatus tanto en el ámbito tecnológico, Investigativo, educativo como industrial, el cual ayudaría a contribuir en el posicionamiento de la universidad de La Salle frete a las demás Universidades del país. Además se podrían llevar a cabo programas de mantenimiento y mejora de los elementos que actualmente conforman el sistema eléctrico nacional. Igualmente un laboratorio de esta índole fomentaría y promovería la integración y enlace de los esfuerzos en investigación, desarrollo y producción relacionados con la metrología y el aseguramiento de la calidad en beneficio de la Universidad De La Salle y sector productivo de la región y el país. Éste estudio de pre-factibilidad, conllevará a la evaluación del alcance de un laboratorio de Metrología en cuanto a las pruebas y/o ensayos que se van a realizar, equipos patrones de referencia a utilizar y el nivel de exactitud del mismo. Se tienen como referencia y apoyo, instituciones como la Superintendencia de Industria y Comercio y estudios realizados por Universidades como la Nacional, La Universidad del Valle y EAFIT en Antioquia, que actualmente cuentan con laboratorios acreditados. La existencia del laboratorio permitiría una mejor formación de profesionales que se desempeñarán dentro del sector, lo que se vería reflejado en el ambiente investigativo del mismo. Dentro de la gama de la docencia y la investigación como tal, el laboratorio de metrología serviría de base para prestar servicios de asesoráis y capacitaciones en la rama de la metrología ya que utilizando todos los recursos al máximo y aprovechando que el laboratorio bebe pasar por una serie de procesos, con el fin de ser acreditado como ente regulador, estos pueden ser transmitidos y explotados. Dentro de estas asesorías y capacitaciones existen una amplia gama tales como: METROLOGÍA BÁSICA: La universidad de la salle por medio del laboratorio brindará a los participantes los conceptos y herramientas básicas de la metrología y poder participar en las diferentas capacitaciones específicas de cada laboratorio con los conocimientos necesarios sobre el vocabulario metrológico y las técnicas fundamentales de las mediciones en general. Donde se pueden tratar temas como la historia de la metrología a nivel mundial, el organigrama mundial de la metrología, el organigrama regional de la metrología, el organigrama nacional de la metrología, el sistema internacional de unidades (SI), el vocabulario internacional de metrología, las técnicas de medición y los diferentes laboratorios de metrología.


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ASEGURAMIENTO METROLOGICO: Este curso proporcionaría el contexto básico de metrología para que en una empresa implemente un programa de aseguramiento de las mediciones, donde se estudiarían los fundamentos de la metrología, el sistema nacional de unidades, las clases de metrología, el vocabulario internacional de metrología, la organización internacional de metrología, la incertidumbre de medición( descripción y bases estadísticas), los patrones primarios, los patrones de referencia, los patrones de trabajo, el sistema de calidad ( las normas ISO), las calibraciones internas, las normas ISO 9000, las normas ISO 17025, la norma ISO 10012 (aseguramiento metrológico), las instalaciones físicas (medioambiente), el aseguramiento de la calidad, el aseguramiento metrológico, la capacitación del personal, aspectos económicos y de inversión. Y todo lo relacionado con un programa de mantenimiento y calibración ya sea en el laboratorio y/o in situ. ISO-IEC 17025: Lo que se buscaría con esta capacitación es brindar a los profesionales que se encuentran vinculados con laboratorios de calibración o ensayos, el conocimiento y las herramientas para implementar los requerimientos establecidos por la norma ISO-IEC 17025, dar pautas básicas para el desarrollo de manuales de calidad, procedimientos y manejo de registros bajo los requerimientos de esta norma y realizar un paralelo que permita comparar y complementar los requerimientos de la ISO-IEC 17025 con la filosofía de la norma ISO 9000, 2000. Y para esto es importante que en la capacitación se traten los conceptos metrológicos y de calidad, los “cambios” de la ISO 17025 integración de la filosofía de la ISO 9000, los numerales de la norma ISO-IEC 17025. INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN: Este curso buscaría establecer la diferencia entre los conceptos “error”, “tolerancia”, e “incertidumbre” y desarrollar habilidades para evaluar la incertidumbre de acuerdo con la “guía internacional para la evaluación de la incertidumbre de medición”. CORRIENTE CONTINUA: Capacitar en los conceptos básicos de la metrología en el área de instrumentación eléctrica en lo relacionado con la calibración. Interpretación de especificaciones, cualidades metrológicas de los instrumentos, incertidumbre de medición, nivel de confianza, conocimientos de las especificaciones del patrón y prácticas de calibración. Otro tipo de capacitaciones se pueden ir implementando, tales como calibración de medidores y de equipos para prueba de medidores y adicionalmente de transformadores de medido, esto dependiendo de la actualización y la carga de trabajo y mercado que ofrezca la industria y el sector, que el laboratorio vaya adquiriendo. Para la documentación de este trabajo se recurrió a una bibliografía numerosa que está debidamente referenciada en el trabajo, lo que se considera de gran utilidad para posteriores estudios e investigaciones de metrología.


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Por las razones expuestas anteriormente este proyecto es viable, ya que ofrece garantías de ganancia para la universidad en muchos aspectos, tales como: económicamente, en la investigación, la prestación de servicios de calibración en el sector industrial (nacional e internacional) y de la universidades, crecimiento en la creación de nuevos servicios y estudios, competencia dentro del mercado, entre otros. Reiteramos que la Universidad de La Salle aprovechar la oportunidad que se está presentando, ya que se encuentra en el momento indicado para lograr el objetivo que por medio de la acreditación de la misma se pretende, el cual lleva involucrado el alcanzar un nivel o estatus como entidad investigativa y de desarrollo de una sociedad, produciendo profesionales con el animo de mejorar nuestro nivel de vida. 5.3 CONDICIONES GLOBALES DETERMINANTES PARA EL

ANÁLISIS POSTERIOR DE VIABILIDAD DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL LABORATORIO.

Según los capítulos anteriores para la implementación de un laboratorio de metrología, los requerimientos globales ya puntualizados, son los siguientes: 5.3.1 Recurso Humano. 5.3.1.1 Descripción del perfil funcional Jefe de Laboratorio. Este cargo será desempeñado por un ingeniero electricista, electrónico o afín, que cuente con conocimientos en el área de metrología (fundamentos de metrología). Con entrenamiento en el manejo y el funcionamiento de los equipos utilizados como patrones de referencia y equipos objeto de prueba. Debe acreditar formación en el área de aseguramiento y control de la calidad. La misión de éste cargo tiene como objetivos, brindar servicios de asesoría técnica al estudiantado, clientes potenciales del sector eléctrico y la docencia de la Universidad De La Salle en el área de la metrología. Llevar a cabo el control en el desarrollo de las funciones que hacen parte de la prestación del servicio de calibración de acuerdo con el Sistema de Calidad establecido y/o procedimientos, con el propósito de mantener la calidad de los resultados de las mediciones que se llevan a cabo en el laboratorio, para que éste sea reconocido como laboratorio acreditado a nivel nacional e internacional. Promover eventos, presentaciones y capacitaciones que mantengan al usuario ya mencionado de éste, actualizado, utilizando herramientas como estudios de investigación en el área de la metrología y obviamente estudios comparativos con la competencia.


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Servicio de Calibración

• El jefe del laboratorio es quien controla el proceso de prestación del servicio de calibración, garantizando que dicho proceso se efectúa con las condiciones propias establecidas en el sistema de calidad, con el propósito de asegurar que cumpla con las especificaciones técnicas y los requerimientos del usuario final, ya sea el estudiantado, el cuerpo de docentes o el sector.

• El jefe del laboratorio controla que el desarrollo de las actividades relacionadas

directamente con el proceso de calibración, cumpla con lo establecido en las normas técnicas relacionadas, el plan de calidad, los procedimientos técnicos y administrativos que se tienen como referencia para la ejecución del proceso.

• Elaboración de ofertas y presentación del servicio de calibración

Calidad

• El jefe del laboratorio de metrología bajo supervisión de la gerencia es el responsable directo de la implementación del Sistema de Calidad del laboratorio de metrología.

• Es el responsable de la protección de las copias controladas del Manual de Calidad

y del Manual de Procedimientos del laboratorio de metrología. Documentación Soporte

• El jefe del laboratorio es el directo responsable de la emisión de los reportes de resultados del proceso de calibración. Las opiniones e interpretaciones de los resultados serán revisadas y autorizadas por el jefe del laboratorio.

• Archivo de la documentación, hojas de vida, protocolos, informes, etc.

Equipos de Medida

• El jefe del laboratorio responde por el control que se ejerce a los equipos de medición que se utilizan en el laboratorio de metrología para el desarrollo del proceso, garantizando la permanente disponibilidad de los equipos que inciden en la calidad de la prestación del servicio.

Técnico de Laboratorio. La persona que se desempeñe como técnico de laboratorio, debe acreditar una formación técnica en el área eléctrica o electrónica, formación que le facilita adquirir (mediante el entrenamiento realizado ya sea en la Universidad de La Salle o en la Superintendencia de


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Industria y Comercio), los conceptos fundamentales del funcionamiento de los equipos de medición del laboratorio de metrología y de los equipos objeto de prueba. El técnico recibirá capacitación en el área de metrología (calibración de equipos de medición de variables eléctricas) y en las áreas que así lo requiera.

• Llevar a cabo todas las actividades que hacen parte del servicio de calibración en coordinación con el jefe de laboratorio.

• El técnico de laboratorio debe llevar a cabo todas las actividades técnicas que hacen

parte de la prestación del servicio de calibración bajo la supervisión del jefe del laboratorio, teniendo en cuenta el sistema de calidad establecido para el laboratorio de metrología.

• Hacer el análisis de los resultados obtenidos en las pruebas realizadas teniendo

como referencia los procedimientos establecidos. (las opiniones e interpretaciones de los resultados de calibración serán autorizadas por el jefe del laboratorio)

5.3.2 Disposición del Área Física, Instalaciones y Condiciones Ambientales. El espacio requerido para este laboratorio consta de un área aproximada de 30m2 donde se alojarán los equipos de referencia que representa el área de calibración, una pequeña área de almacenamiento de los instrumentos objeto de prueba y una área de recepción y entrega de instrumentos. En el área se deben garantizar condiciones ambientales, condiciones de iluminación y de limpieza e instalación eléctrica apropiadas para la adecuada realización de las actividades propias del mismo. Se debe monitorear la presencia de campos magnéticos externos, vibraciones y algún otro factor que pueda afectar el normal funcionamiento del laboratorio de metrología, esto por medio de instrumentos dedicados a tal fin . El área de calibración debe contar con las condiciones de temperatura y humedad relativa, dentro del rango especificado por el fabricante para el normal funcionamiento tanto de los equipos patrones de referencia, como de los equipos objeto de prueba. Si en el área se mantienen las condiciones propias para la realización de las pruebas, un sistema de control de temperatura no sería necesario, pero si se debe llevar un registro de éstas condiciones para un monitoreo de éstas con el propósito de garantizar que dentro del área de calibración se mantengan las condiciones apropiadas en el momento de realizar calibraciones de los equipos objeto de prueba. ...véase capítulo 1.2.8…

Los requerimientos de iluminación están estipulados en el capítulo 1.2.7 La instalación eléctrica debe cumplir con los requerimientos mínimos establecidos en el código eléctrico nacional para un área especial de trabajo (laboratorio),…véase capítulo 1.2…


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5.3.3 Acreditación. El proceso de acreditación del laboratorio de metrología y el establecimiento de un sistema de calidad, para que éste forme parte de la red de metrología nacional y preste sus servicios a la docencia, investigación y al sector eléctrico, debe asumirse una vez se haya puesto en marcha el laboratorio. Éste debe comenzar por la creación de registros para todas las pruebas, ensayos y calibraciones con el ánimo de empezar con el monitoreo de los instrumentos, creación de la trazabilidad de las mediciones, y lo más importante iniciar con la edición de manuales de procedimientos para la operación de los equipos, de procedimientos para la calibración de los diferentes instrumentos y de alguna manera ir estableciendo un sistema de operación del laboratorio, para cuando llegue el momento de comenzar con el proceso de acreditación se parta de una base. El proceso de acreditación como tal, ya comprendería los siguientes aspectos: A. Visita a las Instalaciones del Laboratorio de Metrología. Esta visita se realiza con el propósito de determinar el acondicionamiento de las

instalaciones del laboratorio y definir si éstas cumplen con los requerimientos establecidos en la Norma Técnica NTC-ISO-IEC 17025.

Inspección de los documentos que conforma el Sistema de Calidad del Laboratorio con el propósito de determinar la forma más adecuada para la implementación del Sistema de calidad del Laboratorio.

Elaboración y adecuación de los documentos que conformarán el sistema de calidad del laboratorio.

B. Solicitud de Acreditación y Revisión de Documentos por la SIC. Una vez establecido todo el sistema documental del laboratorio se diligenciará la

solicitud de acreditación de laboratorios de ensayo o calibración. Documentación que una vez sea radicada ante la Superintendencia de Industria y Comercio junto con los manuales de calidad y de procedimientos se da inicio al proceso de evaluación documental por parte de la SIC.

C. Evaluación Técnica. La evaluación técnica y capacitación del personal que conforma el laboratorio de

metrología, es un proceso que se realiza con el propósito de determinar el conocimiento y manejo técnico que tiene el personal del laboratorio en cuanto a los procedimientos y normas que aplican en el alcance de la acreditación solicitado ante la SIC. Una vez realizada la evaluación y de acuerdo con los resultados de la misma, se determinará y se llevará a cabo la capacitación (en los aspectos que se requieran), al personal del laboratorio.

D. Auditoría Interna.

Se llevará a cabo la auditoría de preparación con el propósito de:


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Determinar el cumplimiento del sistema de calidad implementado en el laboratorio, las posibles no conformidades (si existen) y realizar las acciones correctivas y preventivas que se requieran para erradicar las desviaciones que se presenten en el sistema de calidad y adicionalmente esta auditoría interna es la preparación para la auditoría de campo que realizaría la Superintendencia de Industria y Comercio, como requisito para otorgar la acreditación al laboratorio de metrología.

5.3.4 Equipos. Los equipos necesarios para una etapa inicial en la implementación del laboratorio son el patrón de trabajo con el accesorio para la calibración de pinzas amperimétricas y el multímetro de referencia, para realizar monitoreo de repetibilidad y reproducibilidad. Se necesitará simultáneamente de instrumentos para el monitoreo de las variables ambientales, tales como un termómetro y un higrómetro. Y herramienta y accesorios básicos de laboratorio como: pinzas, destornilladores de precisión, puntas de prueba etc… En el Capítulo 3 se plantearon tres posibilidades para la adquisición del equipo patrón de referencia. 5.3.5 Inversión Aproximada. La inversión aproximada consta de valorar los ítems anteriores y contar con un factor muy importante para el desarrollo e implementación del laboratorio, el tiempo. El personal puede ser el actual jefe de laboratorios de la Facultad de Ing. Eléctrica y el Técnico o Auxiliar del laboratorio pueden ser estudiantes de la misma Facultad. El cargo de Técnico o Auxiliar del laboratorio puede ser un cargo rotacional para que el estudiante que se vaya interesando por ésta área tenga igual oportunidad. Esto obviamente tendrá un costo, el cual se puede valorar según la política seguida en la Universidad de La Salle para el pago de ésta nómina. Inversión aproximada de: Depende de valores de nómina de la Universidad. El costo de la disposición del área física y acondicionamiento de ésta para el montaje del laboratorio no tendrá un impacto tan alto dentro de la implementación de éste proyecto ya que la universidad cuenta con áreas libres que cumplen perfectamente con los requerimientos expuestos anteriormente…véase capítulo 1.2… para tal propósito. Inversión aproximada: USD 10,000 Duración: 1 a 2 meses.


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En cuanto a los equipos a ser utilizados en laboratorio, hablando del patrón de trabajo, el instrumento de referencia, de monitoreo, accesorios y herramientas, se estará hablando de una inversión aproximada de: USD 80,000 Duración: 3 a 4 meses, dependiendo de la empresa importadora.

En éste caso Fluke Corporation, por medio de la empresa Sistema e Instrumentación S.A.

El proceso de acreditación, según lo expuesto en el anterior ítem, inversión aproximada: USD 15,000 Duración: 6 meses a partir de que se tenga implementado un sistema de calidad sin estar acreditado. 5.4 POSIBLES CLIENTES POTENCIALES DEL LABORATORIO Los principales clientes del laboratorio se encuentran en el sector eléctrico e industrial Colombiano ya que aquí existirá la necesidad de estar bajo control metrológico en un tiempo en el que las exigencias por las entidades regulatorias lo estipulen. La etapa inicial del laboratorio de metrología conllevará la calibración de equipos de medidas eléctricas en baja tensión, para ésta etapa lo posible clientes serían: El laboratorio podría prestar los servicios a las siguientes empresas y/o corporaciones:

1. Universidades que manejen instrumentación eléctrica y que no tengan este tipo de laboratorios como: la Universidad de los Andes, la Escuela Colombiana de Ingenierías, entre otras, igualmente en la parte de capacitación en el área de la metrología, instituciones educativas como colegios técnicos, los cuales pueden requerir pasantías, aquí existiría una oportunidad.

2. Empresas privadas a las que se les exige estar regulados como: laboratorios de aviación que requieren que toda su instrumentación sea patronada, Los laboratorios de metrología en sí, ya debe existir una intercomparación entre laboratorios.

3. Empresas públicas como: electrificadoras, ya que éstas tienen la exigencia que para la adquisición de instrumentos todos tengan que estar calibrados, y por ser empresas en constante movimiento en la parte de medida, son consideras potenciales para éste tipo de laboratorio, y claro está que esto es solo en la parte inicial, por que en una segunda etapa en laboratorio se tendrá que expandir y aquí seguirán siendo clientes potenciales.


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ANEXOS


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ANEXO A

1. DEFINICIONES ADSOLUTAS E INTERNACIONALES DE ALGUNAS MAGNITUDES CONCERNIENTES AL AREA ELECTRICA La descripción de los fenómenos eléctricos y magnéticos por medio de las unidades de los sistemas con tres unidades básicas (centímetro, gramo, segundo o metro, kilogramo, segundo), se logro apenas en el siglo XVII. Existieron sistemas tales como: el Electrostático CGS, el Electromagnético CGS, el Simétrico CGS o Gaussiano. El desarrollo de dichos sistemas tuvo su origen en las observaciones de los efectos alternos entre cargas, corrientes eléctricas e imanes, los cuales se consideran relaciones de fuerza. De la misma forma, fue conocida la dependencia entre intensidad de corriente y campo magnético (ecuaciones de Maxwell), haciendo necesario una adecuada y cómoda representación. En el primer Congreso internacional de electricidad (1881), fueron aceptados los primeros nombres de las unidades eléctricas Prácticas Absolutas. El termino “Absoluto” fue tomado de la denominación dada por Gauss a las unidades; también el empleo esta expresión para las unidades eléctricas, las cuales fueron reducidas a dimensiones absolutas de la mecánica.

Con el transcurrir del tiempo, se consideró conveniente, para el uso práctico, la realización de patrones, con el fin de materializar las más importantes unidades eléctricas. Esto queda sentado en la Conferencia de Chicago de 1893, respecto a los reglamentos o prescripciones de realización de las unidades eléctricas, definidas en 1881.

m

kg

s

A

2

.skgm

N =

2

2 ..

skgm

mNJ ==

Askgm

AW

V..

3

2

==

23

2

..Askgm

AV

==Ω

22

2

..Askgm

VV

H S ==

kgmAs

sVA

F..

2

24

==

3

2 .s

kgmsJ

W ==

FIGURA 17. DEPENDENCIA DE LAS UNIDADES ELÉCTRICAS DE LAS UNIDADES MECÁNICAS.



94

Esa realización fue llamada Ohm Internacional y Ampere Internacional. El Ohm Internacional es la resistencia de una columna de mercurio de 106,300 cm de longitud y 14,4521 g de masa por la que a igual sección transversal pasa una corriente constante a la temperatura de fusión del hielo. El “ampere internacional” es la intensidad de un flujo constante de corriente que, al pasar a través de una solución acuosa de nitrato de plata, deposita 1,11800 mg de plata en un segundo. Debido a que, pasado el tiempo, la determinación absoluta del ampere alcanzó más o menos la misma exactitud que la reproducibilidad del “ampere internacional”, fue nuevamente definido el ampere (A) en la Novena Conferencia General de pesas y medidas (1948), considerándolo también como unidad básica. El ampere es la intensidad de una corriente eléctrica constante que, mantenida en dos conductores rectilíneos paralelos de longitud infinita, de sección transversal despreciable y separados a una distancia de un metro en el vacío, ejercería entre ellos una fuerza de 2*10-7 Newton por metro de longitud. Esta unidad y su definición metrológica, forma parte de las siete unidades básicas: m, kg, s, A, K, mol, cd, de las magnitudes básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI). Escalarmente escribimos la ley de fuerza para un par de conductores, en la forma:

dII

LF

.2.. 210

πµ

=

Donde: µ0= permeabilidad del espacio libre. L = longitud de conductores. Esta relación con I1 = I2 = 1A, d = 1m, F / L = 2 * 10-7 N / m conduce a un valor µ0 = 4 ¶ * 10 - 7 N / A2 que es consistente con la definición del ampere. En otras palabras, la extensa definición del ampere no es más que una determinación del número fijo:

2270 ...104 Asmkg−×= πµ

Con esto ha sido posible la relación coherente de toda la electrodinámica con la mecánica Fig. 1. El ampere es observado como unidad independiente de las otras unidades básicas. Sin embargo, su valor depende de estas: metro kilogramo y segundo. Por otra parte, de


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acuerdo con su definición, la unidad eléctrica básica ampere no puede ser nunca realizada con una exactitud mayor que la más inexacta de las otras tres unidades. 1.2. REALIZACIÓN DE LAS UNIDADES ELÉCTRICAS La interdependencia de las unidades básicas y las constantes como ,0,0 εµ 0c se ilustra en la Fig. 2, la cual muestra las conexiones de las unidades entre si y con las constantes naturales del SI. La incertidumbre de la realización de cada unidad y las incertidumbres de medición

de las constantes están indicadas. Las líneas de conexión representan las relaciones físicas entre las unidades y las constantes vinculadas entre si por ecuaciones o por métodos de medición. Estas son las incertidumbres obtenibles. Las unidades básicas, metro y segundo, pueden ser realizadas en la actualidad con una incertidumbre relativa aproxima a 4*10-9 y 10-13, respectivamente. El kilómetro definido como prototipo está realizado con una incertidumbre indeterminada. La velocidad de la luz 0c se

obtiene relacionando la longitud de la onda de la lámpara de Kriptón con el periodo de oscilación del Cesio. La precisión de esta medición es tan alta que la incertidumbre de 0c está limitada solamente por la realización del metro. La constante 0µ esta fijada por la definición del ampere y, como consecuencia, tiene incertidumbre cero.

El valor ,0ε se conoce mediante la relación:

000 .

1µε

=c

9

0

104 −×

c9

00

108

.−×

µε

o0µ

6103×e

h

91 04 −×

m

0kg

1310−

s6103 −×

A

710 −

Ω810 −

F6103 −×

V

FIGURA 18. INDEPENDENCIA DE LAS UNIDADES BÁSICAS CON LAS CONSTANTES µ0 , E0 Y C0



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La unidad básica, el ampere, se realiza con la llamada balanza de corriente Fig. 3, donde la fuerza electromagnética de acción o repulsión en dirección vertical entre dos bobinas concéntricas, una móvil y otra fija, es compensada por la fuerza de gravedad de una masa conocida. La medición absoluta del ampere es obtenida en términos de longitud, masa y tiempo. Aquí la incertidumbre relativa está limitada por el método de medición mismo, la cual es aproximadamente de 3*10-6.

Siendo el ampere la base para la mayoría de las unidades eléctricas y magnéticas, estas no pueden ser conocidas más exactamente que el ampere mismo. Por suerte, algunas unidades eléctricas no necesitan del ampere para su realización, sino solamente mecánicas, en

combinación con ,0,0 εµ . Así, la capacidad de un capacitor puede ser calculada sobre la base

de la sola medición de longitud y del valor de 0ε , utilizando el método Thompson-Lampard, de cuatro cilindros paralelos de longitud dispuestos en cuatro de tal forma que forman dos condensadores en cruz. Fig. 20 Este método nos proporciona una incertidumbre aproximadamente de 10 -8.

La resistencia reactiva de un capacitor en corriente alterna está determinada por su capacidad y la frecuencia de la fuente de corriente alterna. Esta puede ser, a su vez, traducida a resistencia afectiva, por medio de un puente de cuadratura. Así, la unidad SI de resistencia, el ohm, puede ser realizada con una incertidumbre de aproximadamente 10-7. Dado que 1? * 1A = 1V, la unidad de tensión eléctrica no puede ser realizada con una mayor exactitud que la de la corriente (3 *10-6). Recientemente, ha sido desarrollado, sobre la base del Efecto Josephson de corriente alterna, un método de alta precisión (con una incertidumbre de aproximadamente 10-8), para medir la constante

m

I=2A

I=1A

R1

R2

d2

V=1V

I=1AR=1Ωd1

Bobinado

FIGURA 19. BALANZA DE CORRIENTE

C1 C2

FIGURA 20. THOOMPSON-LAMPARD




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fundamental h/e en la relación:

2..

efh

V =

Realizando mediciones de frecuencia y tensión. La exactitud de este experimento no está limitada por el método de medición, sino por la incertidumbre relativa con la cual es conocida la unidad SI, el voltio, que es del orden de 3*10-6. Por otro lado, por medio de esta experiencia es posible reproducir una tensión dada en cualquier instante y lugar, con una incertidumbre tan baja como 10-7, quedando en la siguiente situación: Las unidades volt y ampere pueden ser reconocidas con una impresión menor en un orden de magnitud que aquella con la que pueden ser conocidas en el SI. Hoy en día utilización del efecto Josephson nos permite redefinir las unidades eléctricas básicas por medio de la constante fundamental h/e, resultando en una mayor precisión en lo corresponde a su realización. Para aprovechar las ventajas de esta reproducibilidad, sin comprometer la coherencia del SI, la CIPM ha adoptado valores convencionales para la denominada constante Josephson ( jK , utilizada para reproducir el volt).

jK es definida como la relación exacta entre la frecuencia y la diferencia de potencial correspondiente al escalón n = 1 en el efecto Josephson:

902 −

==J

j Knf

eh

nfV

VGHz

he

K J 9.4835972

90 ==−

En la actualidad, la resistencia eléctrica también es reproducible en términos de las constantes naturales en el denominado Efecto muy Cuántico. kR Se define como la relación entre la frecuencia y la diferencia de potencia may y la corriente correspondiente al plateau i = 1 en el QHE (Quantum Hall Efect).

iI

RiI

eh

V KH 902 −==


98

ohmeh

RK 807.25812290 ==−

Se debe enfatizar especialmente que lo dicho no redefine las unidades. Cualquier medida de fuerza electromotriz o resistencia hecha con instrumentos calibrados contra Josephson o Efectos Hall están hechas en términos volt y ohm SI. Como consecuencia, su exactitud está siempre limitada por la incertidumbre con la cual son conocidas jK y kR con respecto al sistema internacional; se ha logrado implementar y mejorar en forma considerable su reproducibilidad.


99

ANEXO B

ORGANIZACIONES MUNDIALES A nivel mundial se ha implementado una red de laboratorios de metrología y de ensayo, en donde los organismos que conforman el sector eléctrico (Generadores, Distribuidores, Comercializadores y Consumidores), concurren para comprobar el cumplimiento de las especificaciones técnicas de los equipos de medida que ellos adquieren. Los laboratorios de metrología se constituyen en un apoyo invaluable para los centros de investigación en el desarrollo de proyectos, siendo además base importante dentro del campo de la normalización. El sector eléctrico juega un papel importante dentro del desarrollo industrial y económico del país. Las medidas eléctricas son un marco de referencia para analizar situaciones que involucran parámetros de mejoras u optimizaciones técnicas y que implican además, dinero. Aspectos que deben ser considerados como una parte del marco global del estudio de reducción de pérdidas en que se encuentra el país. Dentro de este contexto, se considera esencial el disponer de laboratorios de metrología y de ensayos, que permitan actividades de investigación básica aplicada, para el desarrollo de una capacidad tecnológica nacional, apoyando e impulsando la industria local, para aumentar el aprovechamiento de recursos propios. Organizaciones de metrología internacional Tres organizaciones esenciales internacionales independientes se han desarrollado para la estandarización de medidas, productos, servicios. Ellas son la metrología científica, metrología legal y la metrología industrial. Teniendo en cuenta que el objetivo de todas estas organizaciones es el esfuerzo de asegurar que los productos y servicios puedan ser confiablemente comercializados en el mercado mundial esto significa, que el usuario final puede saber que ellos están recibiendo y pagando un precio justo por productos y servicios; los productos tecnológicos funcionarán como es esperado; y que las leyes aplicables han sido cumplidas. Organizaciones de metrología científica La metrología científica esta basada en la investigación en la definición del sistema internacional de unidades SI, de medición y patrones, preocupada por el establecimiento,


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realización, reproducción y diseminación. Igualmente cubre los métodos de medición, exactitud e incertidumbre, los instrumentos de medición y la capacitación del personal. Esta metrología científica comprende la organización internacional de la metrología. Organismo internacional de la metrología Durante el año de 1875 tuvo lugar en París, Francia una reunión de delegados de algunos países, con el fin de unificar criterios, y tomar decisiones de alcance internacional en lo referente al tema de “Pesas y Medidas”. A este evento se le denominó “LA CONVERSIÓN DEL METRO” cuya declaración final fue firmada por 17 países. Con el paso de los años fueron adhiriendo cada vez más países, hasta completar 48 en 1997. Estos son: Alemania, Argentina, Australia, Austria, Bélgica, Brasil, Bulgaria, Camerún, Canadá, Chile, Corea del Norte, Corea del Sur, Dinamarca, Egipto, Eslovaquia, España, Estados Unidos, Finlandia, Holanda, Hungría, India, Indonesia, Irán, Irlanda, Israel, Italia, Japón, México, Noruega, Nueva Zelanda, Pakistán, Polonia, Portugal, República Checa, República Dominicana, Rumania, Reino Unido, Rusia, Singapur, Suecia, Suiza, Sudáfrica, Tailandia, Turquía, Uruguay, Venezuela. Esta convención dio origen a tres organismos metrológicos: - La Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM); - El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM); - La Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM); La conferencia general de pesas y medidas Es la máxima autoridad, a nivel mundial, en lo referente a metrología. Se reúne (después de 1960) cada 4 años y la conforman delegados (con poder decisorio) de cada uno de los países adherentes a la Conversión del Metro. Sus principales funciones son: - Tomar las medidas necesarias para asegurar la propagación y el perfeccionamiento del

Sistema Internacional de Unidades (SI). - Sancionar los resultados de nuevas determinaciones metrológicas fundamentales y

adoptar resoluciones científicas de alcance internacional. - Tomar decisiones importantes en lo concerniente a la organización y desarrollo de la

Oficina Internacional de Pesas y medidas (BIPM).


101

Comité internacional de pesas y medidas (CIPM) Las decisiones adoptadas por la CGPM son preparadas y ejecutadas por el “Comité Internacional de Pasas y Medidas”, organismo compuesto por 18 miembros (científicos y metrólogos de diferentes nacionalidades), los cuales deben ser ratificados por la CGPM. Los países que sean poseedores de un gran laboratorio metrológico nacional, tienen asegurado un escaño permanente en el CIPM. Los demás son asignados rotativamente entre los restantes signatarios de la Convención del Metro. La principal tarea del CIPM es la de asegurar la uniformidad de las unidades de medida, bien sea por acciones propias o llevando las correspondientes propuestas a la CGPM, cuando sea del caso. Para ejecutar su labor, el CIPM se apoya en el BIPM y/o en varios comités consultivos (existen 8 actualmente), dependiendo del tema. Comités consultivos Debido a que las tareas asignadas al BIPM han venido aumentando progresivamente a partir de 1927, el CIPM ha considerado necesario la conformación de grupos de trabajo especializados, conocidos con el nombre de “Comités Consultivos” para apoyarlo en tópicos específicas. En estos comités trabajan delegados de diferentes laboratorios metrológicos, e instituciones especializadas, escogidos por el CIPM. Actualmente (1998) funcionan los siguientes comités consultivos:

- Electricidad y Magnetismo - Fotometría y radiometría - Termometría - Longitud - Tiempo y Frecuencia - Radiaciones ionizantes - Unidades de medida - Masa y magnitudes relacionadas - Cantidad de materia.

Organizaciones de metrología legal Estas conciernen el ámbito oficial de las mediciones y establecen:

- La uniformidad de medidas y unidades - La garantía del intercambio justo de mercancías - Facilitación de patrones trazables para la industria.


102

Los recursos necesarios para llevar a cabo o este objetivo deben ser un instituto internacional de metrología las leyes, reglamentos y directivas técnicas y una organización técnica oficial de la verificación. Esta organizaciones dicen que hacer y como hacerlo Organización internacional de metrología legal (OIML) Una función muy importante de la metrología consiste en establecer “Tolerancias” en la fabricación, comercialización y uso de los productos que poseen alguna característica cuantificable. Cuando tales características se hacen “criticas” debido a su incidencia en los diferentes aspectos de la vida humana (tales como salud, seguridad, costos, etc.) se hace necesaria una reglamentación de carácter estatal, con el fin de poder verificar el cumplimiento de las mencionadas tolerancias, así como de fijar criterios para establecerlas. La rama de la metrología que se ocupa de este tema se denomina “Metrología Legal”. Dada la interacción cada vez mas estrecha entre las diferentes naciones del mundo se fue haciendo cada vez más necesaria la conformación de un organismo de carácter internacional que se encargara de homogeneizar a nivel mundial. Los estados miembros de la Convención del Metro no consideraron del alcance de las funciones del BIPM este tipo de tareas por lo que, mas bien, decidieron crear una organización independiente, la cual nació en 1955 y se denomino “Organización Internacional de Metrología Legal” (OIML)

La OIML está conformada por las siguientes instancias:

- La Conferencia Internacional de Metrología legal, - El Comité Internacional de Metrología Legal, y - La Oficina Internacional de Metrología legal.

Todas ellas funcional gracias a los aportes de los países miembros de la OIML, los cuales mencionamos a continuación:

Alemania, Argentina, Australia, Austria, Bélgica, Brasil, Bulgaria, Camerún, Canadá, Chipre, Corea, Cuba, Dinamarca, Egipto, España, Estados Unidos, Etiopía, Finlandia, Francia, Grecia, Guinea, Holanda, Hungría, India, Indonesia, Irlanda, Israel, Italia, Japón, Kenia, Líbano, Marruecos, Mónaco, Noruega, , Pakistán, Polonia, Rumania, Reino Unido, Rusia, Sri Lanka, Suecia, Suiza, Tanzania, Túnez, Venezuela, Yugoslavia.

Conferencia internacional de metrología legal Es la máxima autoridad en el ámbito de la metrología legal. Se reúne cada 4 años y en ella participan delegados oficiales de los estados miembros, así como representantes de los miembros corresponsales, en calidad de observadores. La conferencia tiene como principales funciones las siguientes:


103

- Definir las políticas de la organización - Sancionar, o ratificar las Recomendaciones Internacionales - Aprobar su propio presupuesto de funcionamiento.

Comité Internacional de Metrología Legal (CIML) Este comité se reúne cada año, y es conformado por los respectivos representantes de los Estados miembros. Sus Principales tareas son:

- Preparar, e implementar las decisiones de la Conferencia. - Supervisar las actividades de los comités técnicos y las operaciones de tipo

administrativos. - Aprobar los proyectos de recomendaciones internacionales y otros documentos, para

su publicación. - Monitorear las relaciones entre la OIML y otras organizaciones.

Comités técnicos Los Comités Técnicos (CTs) son los encargados del desarrollo de las recomendaciones internacionales y demás documentos de la OIML. Cada comité tiene una secretaría que es asumida voluntariamente por un país miembro; además, pueden asistir a sus sesiones observadores de organismos regionales o internacionales que tengan relación con los temas que trate dicho comité, tales como organismos de normalización, asociaciones de productores y entidades encargadas de regulaciones de carácter regional.

Los CTs se pueden apoyar en subcomités, cuando lo consideren necesario, para el estudio de temas específicos. Los programas de trabajo de comités y subcomités son aprobados por el CIML en concordancia con las directrices de la OIML.

La oficina internacional de metrología legal El secretariado general de la OILM lo ejerce la Oficina de Metrología Legal (BILM), la cual tiene su sede en parís, Francia. El BIML se encarga de:

- Preparar la Conferencia Internacional de Metrología legal, Y las sesiones de los BIML

- Producir y publicar las Recomendaciones Internacionales, así como cualquier otro

documento de la OIML


104

- Hacer seguimiento de las actividades de comités y subcomités así como de los trabajos de desarrollo de documentos

- Establecer relaciones con organizaciones regionales e internacionales relevantes

- Organizar y participar en seminarios de carácter técnico relacionados con Metrología

- Registrar los certificados OIML.

- Distribuir las publicaciones de la OIML. - Servir de centro de información de la OIML.

Organizaciones metrológicas nacionales En todos los países exciten diferentes organizaciones que se encargan del tema metrológico. Su número y nivel de desarrollo depende del grado de industrialización del respectivo país. Podemos considerar como las más relevantes las siguientes: Instituto nacional de metrología En el se encuentran los Patrones Nacionales de las magnitudes físicas de mas amplio uso, y es de por si, la máxima autoridad metrológica del país. Sus principales funciones son: - Mantener la trazabilidad internacional de los patrones nacionales, así como la de los

patrones de menor jerarquía de que disponga.

- Transferir la unidad de medida de las magnitudes disponibles a diferentes instancias, ya sean productivas, comerciales, estatales, académicas, científicas o tecnológicas.

- Liderar el fortalecimiento de la cultura metrológica de toda la sociedad, por medio de divulgación, seminarios, cursos etc.

- Mantener relaciones con los centros nacionales de otros países, por medio de intercomparaciones, visitas, estadías, etc., con el propósito de mantener y desarrollar la unidad mundial en materia metrológica.

- Desarrollar y/o mejorar métodos y medios apuntando siempre a disminuir la incertidumbre y mejorar la confiabilidad.

Los cuerpos internacionales de estandarización con los que el metrologó eléctrico tiene que tratar son mostrados en la gráfica.


105

FIGURA 21. RELACIÓN INFORMAL DE LAS ORGANIZACIONES DE METROLOGÍA LEGAL

La organización internacional de estándares (ISO) trata de las responsabilidades que intervienen en diferentes disciplinas. La organización internacional de metrología legal (OIML) trata con los aspectos de la metrología que afectan la aplicación de la ley. La comisión electrotécnica internacional (IEC) escribe estándares o normas para productos y pruebas en el área eléctrica. Y la comisión internacional de acreditación de laboratorios (ILAC) trata con la estandarización del alcance internacional para la acreditación de un laboratorio.

El role de la ANSI En los estados unidos el cuerpo nacional de estandarización es el instituto nacional americano de estándares ANSI. Este funciona como organismo intermediador entre comunidad técnica de los Estados Unidos con las organizaciones internacionales de estándares. Este funciona de la siguiente manera: una vez un estándar es aceptado internacionalmente, la ANSI estudia el estándar para analizar la aceptación en los

ANSIAmerican National Standards

Institute

GRUPOS DE TRABAJO

ISOInternationalStandards

Organization

OIMLInternational

Organization for LegalMetrology

IECInternational

ElectrotechnicalCommission

ILACInternationalLaboratory

AccreditationCommission

--------

ASTMAmerican society of

Test Material

IEEEInstitute of Electrical

and ElectronicEngineers

ASQCAmerican Society for

Quality Control

ISAInstrument Society of

America

NCSL


U.S.Access:American NationalStandards Institute

(ANSI)

International StandardsOrganization (ISO, IEC, etc.)

The Commission of theEuropean Committees

(EC)Establish Priorities

Promulgate Directives

European NationalStandards Bodies

(AFNOR, BSI,DIN,etc.)

U:S:Access:U:S:Multinational

Companies

CEN - European Committee for StandardizationCENELEC - European Committe for

Electrotechnical Standarization

Technical Committees

EuropeanTelecommu

nicationstandardsInstitute(ETSI)

Europeanstandards

FIGURA 22. EL ROLE DE LA ANSI



106

estados unidos y luego promover su uso en el país. Si esta es aprobada entonces se convierte en estándar nacional y es recomendada para su adaptación y uso en todo el país. Metrología industrial La metrología industrial trata de todas las entidades metrológicas que necesita la industria para cumplir con tareas, tales como informaciones sobre mediciones, calibraciones, trazabilidad, el servicio de la calibración y el aseguramiento de la calidad. Laboratorios metrológicos industriales Muchas de las empresas industriales que requieren para el desarrollo de sus actividades de un gran número de instrumentos de medición, optan por la implementación de un pequeño laboratorio metrológico, donde reposan los patrones de referencia de las principales magnitudes que se manejan. Allí se realizan las calibraciones necesarias para lograr el aseguramiento metrologícos de las distintas etapas del proceso de producción. Sociedades profesionales y técnicas Hay un número considerable de sociedades profesionales y técnicas que soportan organizaciones nacionales como internacionales, y al metrólogo mismo en una variedad de maneras. Estas están divididas en organizaciones que escriben estándares y otras organizaciones. Laboratorios metrológicos acreditados Estos son laboratorios que perteneciendo a alguna empresa, o siendo independientes, ante el o los organismos estatales, o reconocidos por el estado, con el propósito de demostrar su competencia técnica para prestar servicios metrologícos. La acreditación le da a un laboratorio la confiabilidad necesaria para que cualquier empresa utilice sus servicios.


107

ANEXO C

ORGANIGRAMAS DE LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE

CONSEJO DIRECTIVO

REVISORÍA FISCAL

CONSEJO DE COORDINACIÓN

RECTORÍACOMITÉ DE

PLANEACIÓN

OFICINA DE RELACIONES

INTERNACIONALES

SECRETARIA GENERAL

OFICINA DE PLANEACIÓN

VICERRECTORÍA ACADEMICA

VICERRECTORÍA ADMINISTRATIVA

VICERRECTORÍA DE PROMOCIÓN Y

DESARROLLO HUNANO

UNIVERSIDAD DE LA SALLEORGANIGRAMA GENERAL

COMITÉ FINANCIERO COMITÉ ADMINISTRATIVO

ASISTENTE COMITÉ DE COMPRAS

DIVISIÓN FINANCIERADEPARTAMENTO DE

PERSONALDEPARTAMENTO DE SERVICIOS

GENERALESDEPARTAMENTO DE

ALMACEN Y SUMINISTROSPROGRAMA SERVICIOS

UNIVERSITARIOS

CENTROS DE INVESTIGACIÓN, CAPACITACIÓN Y

PRODUCCIÓN

ARCHIVO Y CORRESPONDENCIA

SECCIÓN DE CONTABILIDADSECCIÓN DE SELEC. Y

CAPACITACIÓNSECCIÓN PLANTA FISICA COMPRAS FOTOCOPIADORAS

LA FLORESTA(BOGOTÁ)

SECCIÓN DE PRESUPUESTOSECCIÓN NOMINA Y

SALARIASSECCIÓN SERVICIOS VARIOS INVENTARIOS LIBRERÍAS LA ISLA(SASAIMA)

SECCIÓN DE TESORERÍASECCIÓN DE REGISTRO Y

CONTROLCOORDINADOR SEDE CHAPINERO

ALMACENAMIENTO Y BODEGAJE

CAFETERÍASSAN MIGUEL (EL

ROSAL)

SECCIÓN DE COSTOSCOORDINADOR SEDE LA

FLORESTATEATROS AUDITORIOS TEATRO AUDITORIOS SANTA MARIA (SOPO)

SECCIÓN MANEJO DE PORTAFOLIO

SAN JOSE DE MATA DE PANTANO(YOPAL)

CONSEJO DIRECTIVO

RECTORÍA

VICERRECTORÍA ADMINISTRATIVA

UNIVERSIDAD DE LA SALLEORGANIGRAMA VICERRECTORÍA ADMINISTRATIVA

COMITÉ DE PROMOCIÓN Y DESARROLLO HUMANO

ASISTENTE

ASESORIA PSICOLÓGICA

PASTORAL UNIVERSITARIO

CENTRO DE INV. LASALLISTA

JEFATURA BIENESTAR

UNIVERSITARIO

SERVICIO MEDICOESCUELA DE

LIDERES

COORD. BIENESTAR UNIVERSITARIO

CHAPINERO

COORD. BIENESTAR

UNIVERSITARIO LA FLORESTA

TRABAJO SOCIAL

RED DE PADRES DE FAMILIA

COORD. CULTURAL

COORD. DEPORTIVA

SERVICIOS ESPECIALES

EGRESADOS

VICERRECTORIA DE PROMOCIÓN Y DESARROLLO HUMANO

RECTORÍA

CONSEJO DIRECTIVO

UNIVERSIDAD DE LA SALLEVISERRECTORIA DE PROMOCIÓN Y DESARROLLO HUMANO

CENTRO DE LENGUAS MODERNAS

MUSEO

ASISTENTEADMISIONES Y

REGISTROS

COMITÉ DE CURRÍCULO

ASESOR DE CURRÍCULO CENTRO DE SISTEMASCOMITÉ DE SISTEMAS E

INFORMACIÓN

COMITÉ DE ACREDITACIÓN

ACREDITACIÓN INSTITUCIONAL

DEPARTAMENTO DE BIBLIOTECA

COMITÉ DE DOCENCIA

DOCENCIAMEDIOS

AUDIOVISUALES Y PUBLICACIONES

DPTO DE EXTENSIÓN

ÁREA DE CIENCIAS DE LA SALUD

ÁREA DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y

URBANISMO

ÁREA DE CIANCIAS DE LA EDUCACIÓN

ÁREA DE CIENCIAS SOCIALES Y HUMANAS

ÁREA DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ÁREA DE CIENCIAS ECONÓMICO

ADMINISTRATIVAS

DIVISIÓN DE FORMACIÓN AVANZADA

DPTO. DE INVESTIGACIONES

COMITÉ TÉCNICO DE INVESTIGACIONES

DPTO. DE POSTGRADOS

FACULTAD DE OPTOMETRIA

FACULTAD DE ING. CIVILFACULTAD DE EDUCACIÓN

FACULTAD DE TRABAJO SOCIAL

FACULTAD DE ADMÓN. EMP. AGROPECUARIAS

FACULTAD DE ECONÓMIA

INST. DE INVEST. OPTOMETRICAS

FACULTAD DE ING. AMBIENTAL

FAC DE SIST. DE INF BIBLIO. Y ARCHIV.

FACULTAD DE ZOOTECNIA

FACULTAD DE ADMÓN DE EMPRESAS

ESPECIALIZACIONES

DEPTO. DE CIENCIAS NATURALES

FACULTAD DE ARQUITECTURA

FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS

FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA

FACULTAD DE CONTADURIA MAESTRIAS

DEPTO. DE CIENCIAS RELIGIOSAS

FACULTAD DE ING. ELECTRÍCA

CLINICA VETERINARIA DOTORADOS

DEPTO. DE MATEMATICAS Y

CIENCIAS DE LA COMP.

LICENCIATURA EN FILOSOFÍA Y LETRA

FACULTAD DE ING. ALIMENTOS

DEPTO DE LENGUAS MODERNAS

FORMACIÓN LASALLISTA

FACULTAS DE ING. DE DISEÑO Y AUT. ELEC.

VICERECTORÍA ACADEMICACOMITÉ ACADÉMICO

UNIVERSIDAD DE LA SALLEORGANIGRAMA VICERRECTORÍA ACADEMICA

CONSEJO DIRECTIVO

RECTORÍA


112

ANEXO D

CUADRO COMPARATIVO DE EQUIPOS PATRONES

FUNCIÓN RangoMejor

Especificación para 1 año

RangoMejor


RangoMejor


Voltaje DC Cero a ±1050V 0,006% Cero a ±1020V ± 50 ppm Cero a ±1020V ± 12 ppm Voltaje AC Cero a ±1050V, 10Hz a 100kHz 0,04% 1mV a 1020V, 10Hz a 500 kHz, Seno ± 0.03% 1mV a 1020V, 10Hz a 500 kHz, Seno ± 120 ppm

Corriente DCCero a ±20A (hasta 1000A mediante bobina de corriente

0,014% Cero a ± 11A ± 0.01% Cero a ± 20.5A ± 100 ppm

Corriente ACCero a 20A (hasta 1000A con bobina de corriente) 10Hz - 30kHz

0,07% 29µA a 11A, 10Hz a 10 kHz, Seno ± 0.06% 29µA a 20.5A, 10Hz a 30 kHz, Seno ± 0.06%

Potencia DC1mW a 20kW (hasta 1MW por medio de bobina de corriente)

0,03% 109µW a 11 kW ± 0.08% 10.9µW a 20.5 kW ± 0.023%

Potencia AC1mW/mVAR hasta 20kW/kVAR (hasta 1MW/MVAR por medio de bobina de corriente)

0,125% 109µW a 11 kW, 45 - 65Hz, PF=1 ± 0.15% 10.9µW a 20.5 kW, 45 - 65Hz, PF=1 ± 0.08%

Resistencia Cero a 400MΩ 0,015% Cero a 3.29.999 MΩ ± 0.009% Cero a 1100 MΩ ± 28 ppmConductancia 2,5nS a 2,5mS 0,04% - - - -Capacitancia 500pF a 40mF 0,3% 0.33 nF a 1.1 mF ± 0.25% 0.19 nF a 110 mF ± 0.25%

Frecuencia 0,5Hz a 10MHz25ppm (0,25ppm con Opción 100)

0.01 Hz a 2.0 MHz ± 25 ppm 0.01 Hz a 2.0 MHz ± 2.5 ppm

Ciclo de Trabajo 0,05% a 99,95% 35ns - - - -

Ancho de Pulso 30µs a 1999,99ms25ppm (0,25ppm con Opción 100)

4ns a 500ns ± 2.5 ppm 4ns a 500ns ± 2.5 ppm

Pulso y Nivel Lógico TTL, CMOS y ECL - - - - -

Formas de OndaSeno, Cuadrada, Triangular, Trapezoidal e Impulsos

- Seno, Cuadrada, Triangular, e Impulsos - Seno, Cuadrada, Triangular, e Impulsos -

Fase ± 180° 0,07° Cero a 179.99º, 10Hz a 10 kHz ± 0.15º Cero a 179.99º, 10Hz a 30 kHz ± 0.07ºTEMPERATURA - -Termocuplas -250°C a + 2320°C 0,17°C -250 ºC a 2316 ºC (11 Tipos) ± 0.14 ºC -250 ºC a 2316 ºC (11 Tipos) ± 0.14 ºCRTD -200°C a + 850°C 0,08°C -200°C a + 630°C (8 Tipos) ± 0.03 ºC -200°C a + 630°C (8 Tipos) ± 0.03 ºCResistencia de Aislamiento Resistencia 100kΩ a 2GΩ 0,100% - - - - Voltaje (medido) Cero a 1350V 0,600% - - - - Corriente (derivada) 1µA a 2,3mA 1,500% - - - -Continuidad Resistencia Cero a 4kΩ 0,035% - - - - Voltaje Cero a 10V 1,000% - - - - Corriente (derivada) 100mA a 350mA 1,000% - - - -OPCIÓN DE CALIBRACIÓN DE OSCILOSCOPIONivel de la Onda Seno 10Hz a 600MHz (con Opción 600) 0,250% 50Hz a 600MHz (con Opción SC600) ± 1.5% 50Hz a 600MHz (con Opción SC600) ± 1.5%

Marcadores 2ns a 5s25ppm (0,25ppm con Opción 100)

2ns a 5s, cuadrada, 20% de pulso, seno ± 2.5 ppm 2ns a 5s, cuadrada, 20% de pulso, seno ± 2.5 ppm

9100 WAVETECH 5520A FLUKE5500A FLUKE


114

ANEXO E

ILUSTRACIONES DE DISPOSICIÓN FÍSICA DEL LABORATORIO

DIBUJO EN PLANTA DEL LABORATORIO

ÁREA DE CALIBRACIÓN

ÁREA DE RECEPCIÓN Y ENTREGA DE EQUIPOS

ÁREA DE CALIBRACIÓN Y OFICINA JEFE DE LABORATORIO


119

BIBLIOGRAFÍA

ABONDANO SARMIENTO, Alfonso; SANTOYO CADENA, Camilo; GUZMÁN CELIS, Marco. “Pre- diseño de un Laboratorio de Alta – Tensión con fines hacia la Industria, la Docencia y la Investigación” Tesis de Grado UNIVERSIDAD NACIONAL 1983.

Catálogo Burster. Precision Solutions for Measurement and Calibration. Calibration Instruments for Electrical and Thermal Measurement.

“Estudio Técnico – Económico para la implementación de los laboratorios en las asignaturas de medidas eléctricas, máquinas I y II y accionamientos eléctricos” Tesis de Grado. R 61833 ej.1.; R61834 ej.2.; L437e UNIVERSIDAD DE LA SALLE 1996. EVALUATION OF UNCERTAINTY IN CALIBRATION AND TESTING. F Kornblit. INTI Argentina.

Fluke. CALIBRATION: Philosophy and Practice, Second Edition. FERREIRA, Héctor Y ORTEGA, Rodolfo, Pasantía “Laboratorio de Patrones de Corriente Continua” Superintendencia de Industria y Comercio, Bogotá, Mayo de 1998. GÓMEZ, Leonor; BERMÚDEZ L; SÁNCHEZ H. “Estudio de Factibilidad de un Laboratorio de Alta – Tensión” Tesis de Grado. UNIVERSIDAD NACIONAL 1986. GÓMEZ, Leonor Y QUEVEDO, Carlos. Pasantía “Laboratorio de Medidores de Energía” Superintendencia de Industria y Comercio, Bogotá, Mayo de 2001. GÓMEZ, Leonor “Tópicos Metrológicos en las Mediciones de exactitud de transformadores de Tensión y Corriente” UNIVERSIDAD NACIONAL. GUERRERO A, Sergio. “Importancia de las pruebas de Laboratorio en el sector eléctrico” Boletín IIE, México, Octubre de 1977. INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÒN. Documentación de tesis, trabajos de grado y otros trabajos de investigación. Bogota: ICONTEC, 1999. 35 p.:il. (NTC 1486). INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÒN. Instrumentos eléctricos de medida con indicación análoga y acción directa y sus accesorios. Definiciones y requerimientos generales comunes a todas las partes. Bogota: ICONTEC, 2000. (NTC 3504). INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÒN.


120

Metrología. Sistema Internacional de Unidades. Bogota. ICONTEC, 1993. 29 p.:il. (NTC 1000). INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÒN. Requerimientos generales de competencia de laboratorios de ensayo y calibración. Bogota: ICONTEC, 2001. (NTC 17025). INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC STANDARD. DIRECT ACTING INDICATING ANALOGUE ELECTRICAL MEASURING INSTRUMENTS AND THEIR ACCESSORIES. Genevè, Suisse. 1984. (IEC 60051) INTERNATIONAL VOCABULARY OF BASIC AND GENERAL TERMS IN METROLOGY. Preparado por: BIPM, IEC, ISO, OIML. Segunda edición 1993. LEY 30. “Fundamentos de la Educación Superior” Diciembre de 1992. ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL DE METROLOGÍA LEGAL. “Vocabulario de Metrología Legal, Términos fundamentales”. Ed. 1978. “Prácticas para el Laboratorio de Medidas Eléctricas” UNIVERSIDAD NACIONAL. PRECISION MEASUREMENT AND CALIBRATION. Electricity NBS. Oct.1985. RESOLUCIÓN CREG 097/2000. RESOLUCIÓN UPME 0165/2001, 0312/2001. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO (SIC). Encuesta realizada por la. Febrero 15 de 2002 con N° de radicación 02012/06; Folios: 6; Trámite 334. División de Metrología. Dirección Ejecutiva de la SIC (Bogotá D.C. Carrera 13 Nº 27-00 pisos 5,7 y 1º; conmutador 382.

PAGINAS DE INTERNET Y DIRECCIONES ELECTRÓNICAS

Dirección Ejecutiva de la CREG (Bogotá D.C. Calle 73 No 7-06 Piso 5; Fax 3105924). www.creg.gov.co Normas y Resoluciones. Cámara de Comercio de Bogotá. Cra. 9ª No 16-21 Piso 5 Tel. 3810361. www.ccb.org.co


121

Catálogos de productos (Calibradores de medidas eléctricas).Burster GMBH & co kg www.burster.com Catálogos de productos (Calibradores de medidas eléctricas).Fluke. www.fluke.com EXTECH www.extech.com BK PRECISSION www.bkprecissión.com CERTIFICACIÓN DE LABORATORIOS. www.sic.gov.com.co Celsa. Sistemas de Gestión de Energía S.A www.celsavalencia.com NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES. www.icontec.gov.co Superintendencia de Industria y Comercio. Laboratorios Acreditados en Colombia. www.sic.gov.co Pagina de la Universidad del Valle (Laboratorio de Metrología) www.gralta.edu.co Pagina de la Universidad Autónoma de Occidente (Laboratorio de Metrología) www.cuao.edu.co Pagina de la Escuela de Administración, Finanzas y Tecnología EAFIT (Laboratorio de Metrología) www.eafit.edu.co Pagina de la Universidad Nacional de Colombia www.unal.edu.co


122

GLOSARIO

El vocabulario usado en metrología tiene un significado reconocido internacionalmente que, aplicado en su contexto específico, evita multiplicidad de interpretaciones y facilita la transferencia de la información tecnológica. A continuación, se relacionan algunos conceptos contenidos en este documento: Acción correctiva: Acción emprendida para eliminar las causas de una no conformidad o defecto u otra situación no deseable existente con el propósito de evitar que vuelva a ocurrir. Acción Preventiva: Acción tomada para eliminar las causas de una no conformidad, defecto o cualquier situación indeseable potencial, con el fin de evitar que se produzca

Acreditación: Reconocimiento formal, por una tercera parte autorizada, de la competencia técnica de una entidad (de certificación, de inspección, verificador medioambiental, laboratorio de ensayo o calibración) para la realización de una actividad determinada y perfectamente definida. Es el mecanismo que proporciona la confianza necesaria en los certificados, informes de inspección, actas de ensayo, certificados de calibración y validaciones medioambientales emitidos por las entidades de certificación de diferentes países. Ajuste: Operación destinada a llevar un aparato de medición a un funcionamiento y a una exactitud conveniente para su utilización.

Intensidad de corriente eléctrica: (ampere – A)

El ampere es la intensidad de una corriente constante que mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a una distancia de un metro uno del otro en el vacío, produce entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 néwtones por metro de longitud. (9ª CGPM 1948, resolución 2)

Aseguramiento de la Calidad: Todas las actividades planificadas y sistemáticas implementadas dentro de un Sistema de la Calidad que permiten demostrar confianza en que un producto o servicio cumplirá con los requisitos de la Calidad.

Auditor de la Calidad: Persona calificada para efectuar auditorias de la calidad.

Auditoria de la Calidad: Examen sistemático e independiente con el fin de determinar si las actividades y los resultados relativos a la Calidad satisfacen las disposiciones preestablecidas, y si éstas disposiciones son aplicadas en forma efectiva y son apropiadas para alcanzar los objetivos.


123

Aseguramiento de la Calidad: Todas las actividades planificadas y sistemáticas implementadas dentro de un Sistema de la Calidad que permiten demostrar confianza en que un producto o servicio cumplirá con los requisitos de la Calidad. Auditor de la Calidad: Persona calificada para efectuar auditorias de la calidad. Auditoria de la Calidad: Examen sistemático e independiente con el fin de determinar si las actividades y los resultados relativos a la Calidad satisfacen las disposiciones preestablecidas, y si éstas disposiciones son aplicadas en forma efectiva y son apropiadas para alcanzar los objetivos. Calibración: La comparación de un instrumento o sistema de medición de exactitud no verificada con un instrumento o sistema de exactitud conocida para detectar cualquier desviación del comportamiento requerido. Notas:

a)El resultado de una calibración permite atribuir a los valores indicados, los valores correspondientes del mensurando o determinar las correcciones que se deben aplicar a dichos valores.

b)Una calibración permite también determinar propiedades metrológicas. c)El resultado de una calibración puede ser consignado en un documento, algunas veces llamado Certificado de

Calibración o Informe de Prueba.

Calidad: La totalidad de las características de un producto o servicio que le confieren aptitud para satisfacer necesidades establecidas e implícitas.

Comités de Calidad: Grupos formados por un pequeño número de empleados (menos de 6. y su Supervisor, que tienen como objetivo estudiar y reflexionar para mejorar la Calidad de su trabajo. Clase de precisión “Clase de exactitud”: Característica con la que se catalogan los instrumentos de medición que satisfacen ciertas exigencias metrológicas destinadas a conservar los errores dentro de límites especificados. Nota: La clase de precisión se indica, habitualmente, por un número o símbolo adoptado por convenio y denominado “Índice de clase”.

Cliente: Destinatario de un producto provisto por el proveedor.

Diagrama de Causa-Efecto: También se conoce como Diagrama de Espinas de Pescado. Herramienta para analizar la fluctuación de un proceso, desarrollada por Kaoru Ishikawa. El diagrama ilustra las causas y sub-causas que afectan a un proceso determinado y que producen un efecto (Síntoma). Es una de las Siete Herramientas de la Calidad. Diagrama de Flujo: Representación gráfica de los pasos de un proceso, que se realiza para entender mejor al mismo. Es una de las Siete Herramientas de la Calidad.


124

Error de medición: Discordancia entre el resultado de una medición y el valor de una magnitud medida. Error (de indicación) de un Instrumento de Medición: Indicación de un instrumento de medición menos un valor verdadero de la magnitud de entrada correspondiente. Especificación: Documento que establece los requisitos que un producto o servicio debe cumplir. Exactitud de la medición: Proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y el valor “Convencionalmente verdadero”de la magnitud de medida. Nota:

El uso del termino,”precisión” en lugar de “exactitud”, debe evitarse. Exactitud de un instrumento de medición: Aptitud de instrumento de medición para dar indicaciones próximas al valor verdadero de una magnitud medida. Evidencia Objetiva: Información cuya veracidad puede demostrarse, basada en hechos y obtenida por observación, medición, ensayo u otros medios. Gradiente de Temperatura: Variación de la temperatura por unidad de longitud.

dxdT

Gestión de la Calidad: Actividades de la función empresaria que determinan la política de la calidad, los objetivos y las responsabilidades, y que se implementan a través de la planificación de la calidad, el control de la calidad, el aseguramiento de la calidad y el mejoramiento de la calidad, en el marco del sistema de la calidad. Incertidumbre de medición: Estimación que caracteriza el campo de valores dentro del cual se sitúa el valor verdadero de una magnitud medida. Es una medida de la dispersión de los resultados de medición, dentro de un rango de errores límites.

ISO: International Organization for Standardization.

ISO 9000: Conjunto de 5 normas internacionales de estandarización sobre gestión de la calidad y aseguramiento de la calidad desarrollado para ayudar a las empresas a documentar efectivamente los elementos a ser implementados para mantener un eficiente sistema de calidad. Los estándares no son específicos para ninguna industria, producto o servicio. Fueron desarrollados por la International Organization for Standarization (ISO), una agencia internacional especializada en estandarización compuesta por las organizaciones nacionales de estandarización de 91 países. Inspección: Actividades como medir, examinar, ensayar o comparar una o más características de un producto o servicio, y comparar los resultados con los requisitos


125

especificados, con el fin de determinar la conformidad con respecto a cada una de esas características.

Instrumentos de medición: Medios técnicos con los cuales se efectúan las mediciones; comprenden:

Medidas materializadas. Instrumentos de medición que reproducen permanentemente, durante el uso, uno o varios valores conocidos de una magnitud. Ejemplo: pesas, reglas, medidas de capacidad, resistencias eléctricas, bloques patrón. Aparatos medidores. Instrumentos de medición que sirven para transformarla magnitud medida, o una de las otras magnitudes relacionadas con la misma, en una indicación o una información equivalente. Ejemplo: amperímetro, voltímetro, frecuencímetro, pie de rey, termómetro, balanza. Patrón. Instrumento de medición destinado a definir o materializar, conservar o reproducirla unidad de medida de una magnitud (o un múltiplo o submúltiplo de esta unidad) par transmitirla por comparación a otros instrumentos. Patrón nacional. Medida reconocida por decisión oficial de un país, con el objeto de servir de base para fijación de los valores de todos los otros patrones de la magnitud dada.

Instrumento de Medición: Dispositivos destinados a ser utilizados para hacer mediciones sólo o en conjunto con dispositivos complementarios. a)Los instrumentos de medición (sus propiedades examinadas desde el punto de vista de su

utilización final).

b)Los observadores (sus cualidades referidas a la ejecución de mediciones). Magnitud: Atributo de un fenómeno o de un cuerpo, que es susceptible de ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente. Manual de la Calidad: Documento que enuncia la política de la calidad y que describe el sistema de la calidad de un organismo.

Medición: Conjunto de operaciones experimentales que tiene como fin determinar el valor de una magnitud. Medida Materializada: Medida destinada a reproducir o suministrar, de una manera permanente durante su uso, uno o más valores conocidos de una magnitud dada. Mejora Continua: Conducta por la cual se busca aumentar la calidad de productos, servicios o procesos, a través de progresos sucesivos sin límite de tiempo.


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Mejoramiento de la Calidad: Acciones emprendidas en todo el organismo con el fin de incrementar la efectividad y la eficiencia de las actividades y de los procesos para brindar beneficios adicionales al organismo y a sus clientes. Mensurando: Magnitud particular sujeta a medición. Método de Medición (Calibración): Naturaleza del procedimiento utilizado en la medición. Ejemplos: Medición por comparación, medición por sustitución, medición por cero, medición fundamental. Metrología: Campo del conocimiento que estudia todos los problemas relativos a las mediciones. Se puede considerar la metrología como una ciencia independiente y completa por sí misma, con sus aspectos teóricos, experimentales y prácticos, que tienen por finalidad establecer un conocimiento objetivo de nuestro mundo físico. Los principales campos que abarca la metrología son: c)Las unidades de medida y sus patrones (su establecimiento, reproducción, conservación

y diseminación).

d)Las mediciones (sus métodos, su ejecución la estimación de su exactitud, etc.)

Movilidad: La variación más grande posible en el valor de la magnitud de entrada, que no produce un cambio detectable en la respuesta del instrumento de medición; el cambio en el valor de la magnitud de entrada debe hacerse lenta y uniformemente. Nota: La movilidad puede depender, por ejemplo: del ruido interno o externo, en las señales electrónicas, o de la fricción interna en el instrumento de medición. También puede depender del valor de la magnitud de entrada. Laboratorio de Metrología: Laboratorio dedicado a la ejecución de las mediciones y estimación de su exactitud; adicionalmente, su campo de acción puede comprender: el establecimiento, reproducción, conservación y diseminación de las unidades de medida y sus patrones, como también la determinación de las propiedades de los instrumentos de medición. Laboratorio de tercera parte: Es aquel que esta ligado a una estructura organizacional donde las actividades realizadas en esta son distintas a las que se realizan en un laboratorio. Organismo: Compañía, sociedad, firma, empresa o institución, o parte de éstas, pública o privada, que posee su propia estructura funcional y administrativa.

Organización: Responsabilidades, autoridades y relaciones, ordenadas según una estructura jerárquica, a través de la cual un organismo cumple sus funciones.


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Plan de Calidad: Documento que enuncia las prácticas, los medios y la secuencia de las actividades ligadas a la calidad, ya sean específicas de un producto, proyecto o contrato particular. Planificación de la Calidad: Actividades que establecen los objetivos y los requisitos para la calidad, así como los requisitos para la aplicación de los elementos del sistema de la calidad. Patrón: Instrumento de medición destinado a definir o materializar, conservar o reproducir la unidad de medida de una magnitud (o un múltiplo o un submúltiplo de esta unidad) para transmitirla por comparación a otros equipos. Política de Calidad: Orientaciones y objetivos generales de un organismo concernientes a la calidad, expresados formalmente por el nivel más alto de dirección. Precisión: Frecuencia con la que se acerca o acierta a un resultado en específico, no necesariamente el valor verdadero. Prestación del Servicio: Aquellas actividades del proveedor que son necesarias para proveer el servicio. Procedimiento: Manera especificada de realizar una actividad. Procedimiento de medición: Naturaleza del procedimiento utilizado en la medición. Ejemplo: medición por comparación, medición por sustitución, medición directa, medición fundamental. Procedimiento de Medición (Calibración): Sucesión de operaciones necesarias para la ejecución de una medición. Proceso: Conjunto de recursos y actividades relacionadas entre sí que transforman elementos entrantes (input) en elementos salientes (output).

Producto: Resultado de actividades o de procesos.

Proveedor: Organismo que provee un producto a un cliente. Registro: Documento que provee evidencias objetivas de las actividades efectuadas o de los resultados obtenidos.

Repetibilidad de una medición: Propiedad de una medición, caracterizada por la proximidad o convergencia entre los resultados de mediciones sucesivas de una misma magnitud, efectuadas cumpliendo con la totalidad de las siguientes condiciones:


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• El mismo numero de medición. • Por el mismo observador. • Con los mismos instrumentos de medición. • En el mismo laboratorio. • Las mismas condiciones de operación de los instrumentos utilizados. • Repeticiones a intervalos cortos de tiempo.

Reproducibilidad de una medición: Propiedad de una medición, caracterizada por la proximidad o convergencia de los resultados de mediciones de una misma magnitud, en el caso que las mediciones individuales se efectúe, variando una o más de las siguientes condiciones.

• El numero de mediciones. • El observador. • El instrumento de medición • El laboratorio. • Las condiciones de operación de los instrumentos utilizados. • Después de intervalos de tiempo prolongados en relación con la duración de una

sola medición. Resultado de una Medición: Es el valor obtenido de una magnitud medida, obtenido de una medición. Satisfacción del Cliente: Es el resultado de entregar un producto o servicio que cumple con los requerimientos del cliente. Sensitividad: Cociente entre la variación de la respuesta de un instrumento de medición y la correspondiente variación del valor de la magnitud de entrada (o Estimulo) que lo produce. Servicio: Resultado generado por actividades en la interfaz entre el proveedor y el cliente, y por actividades internas del proveedor, con el fin de responder a las necesidades del cliente.

Sistema de la Calidad: Organización, procedimientos, procesos y recursos necesarios para implementar la gestión de la calidad.

Trazabilidad: Propiedad del resultado de una medición, consistente en poder relacionarlo con los patrones apropiados, generalmente internacionales o nacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones. Trazabilidad: Aptitud de reconstruir la historia, la utilización o la localización de un producto por medio de identificaciones registradas. Unidad de Medida: Valor de una magnitud para la cual se admite, por convención, que su valor numérico es igual a uno (1). Se fija la unidad de medida de una magnitud para hacer


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posible la comparación cuantitativa, entre diferentes valores de una misma magnitud (Tabla 7. Unidades de Medida).

TABLA 7. UNIDADES DE MEDIDA

MAGNITUD UNIDAD DE MEDIDA SÍMBOLO

Longitud metro m Masa Kilogramo kg Tiempo segundo s Intensidad Eléctrica Ampere A Temperatura Termodinámica Kelvin K Cantidad de Materia mole mol Intensidad Luminosa candela cd

Unidad de medida: Valor de una magnitud para la cual se admite, por convención, que su valor numérico es igual a 1. Se fija la unidad de medida de una magnitud para hacer posible la comparación cuantitativa, entre diferentes valores de una misma magnitud. Validación: Confirmación por examen y aporte de evidencias objetivas de que los requisitos particulares para un uso específico previsto han sido satisfechos. Valor de una magnitud: Cantidad de una magnitud, expresada mediante el producto de un número por la unidad de medida. Ejemplo: 20A, 50V, 60Hz. Verificación: Conjunto de operaciones efectuadas por una entidad metrológica legalmente autorizada, con el fin de comprobar y afirmar que un instrumento de medición satisface enteramente las exigencias o verificaciones de la acreditación.//Confirmación por examen y aporte de evidencias objetivas que los requisitos especificados han sido satisfechos. Para un conocimiento integral de los términos y definiciones vinculados con metrología se hace referencia a la normas NTC 2194. Vocabulario de Términos Básicos y Generales en Metrología y a la guía GTC 51. Guía para la Expresión de Incertidumbre en las Mediciones.

Estudio de pre - factibilidad para la implementación de un ...

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