3. intervalos de calibracion

8/10/2019 3. Intervalos de Calibracion

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Doc. No. 3INTERVALOS DE CALIBRACION


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1 INTRODUCCIN

La frecuencia de calibracin de los instrumentos de medida, debe someterse a una revisin sistemtica, sinla cual el proceso de medicin no es confiable.

Existen diversos factores que pueden influenciar en la determinacin de la frecuencia de calibracin de uninstrumento y deberan considerarse, tanto por el operador del sistema de medicin, por las dos partesinvolucradas en el negocio, e inclusive, por el organismo fiscalizador.

Se detallan a continuacin, los factores ms importantes:

Tipo de instrumento y su principio de operacin;La recomendacin del fabricante;La severidad de las condiciones de uso;Las condiciones ambientales de operacin (temperatura, humedad, vibracin, etc.);El punto de operacin en relacin con el rango nominal de operacin;La posibilidad de desgaste y de deriva;La disponibilidad y calidad de los servicios de calibracin;

La frecuencia de las calibraciones;Los datos de tendencia obtenidos a partir de registros de calibraciones anteriores;El histrico de operacin y mantenimiento;La comparacin con la periodicidad utilizada en equipos similares;La exactitud y confiabilidad esperada en la medicin.

Los costos que se generan por la calibracin, son tambin un factor importante, y no deberan ser ignorados,pues pueden inclusive, ser un factor limitante en la determinacin del intervalo de calibracin de uninstrumento. Existen casos en donde el intervalo de calibracin de un instrumento, es definido, por medio deexigencias de organismos reguladores o estipulaciones normativas.

2 MTODOS PARA DETERMINAR INTERVALOS DE CALIBRACIN.

2.1 Mediante Recomendaciones Comunes.

La exactitud de un instrumento de medicin puede afectarse por el tiempo, por su uso e incluso por sualmacenamiento; de esta forma, un aspecto importante relacionado con la confiabilidad en la operacin deun sistema de medicin, es la determinacin del intervalo entre calibraciones sucesivas del medidor o de losinstrumentos asociados al sistema de medicin. Aunque el avance en las tecnologas de medicin esevidente, an existen instituciones, que definen los perodos de calibracin en torno a un tiempo fijo; aunqueesta metodologa no es del todo errada, si genera un riesgo potencial, con respecto a la utilizacininnecesaria de los recursos econmicos de las empresas, causando en los responsables de la organizacin,actitudes negativas, en torno a la metrologa. A continuacin se presenta un resumen de las prcticascomunes.

2.1.1 Definicin Comn de Intervalos de Calibracin, sin el Uso de una Tcnica o Gua.

Como se mencion anteriormente, an muchas empresas determinan los perodos de calibracin de susinstrumentos de medida, mediante un sistema de comn aplicacin, el cual ha sido considerado, quizs, porla falta de conocimiento con respecto a la existencia de tcnicas o guas que permitan fijar dichos perodos.De forma comn, se ha visualizado que tpicamente se hace de dos maneras:

Realizacin de calibraciones, cada ao.Siguiendo criterios o recomendaciones basadas en la experiencia.


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a) Calibracin del instrumento cada ao.

Una definida y no siempre buena costumbre respecto a la asignacin de un nuevo periodo de calibracin, esasignar un inamovible periodo de re-calibracin anual. Este criterio tiene su origen en las condiciones quedeben cubrir los fabricantes de instrumentos. Por ejemplo en su momento SAMA (Scientific ApparatusMakers Association)1indica que las especificaciones declaradas por los fabricantes, deben mantenerse en elinstrumento al menos un ao ms, despus de su fabricacin6;este criterio tambin se relaciona con elmnimo periodo (un ao) de garanta, proporcionado a la gran mayora de elementos fabricados.

Como se hace evidente, y analizando lo descrito en la introduccin, con respecto a los factores que incidenen la determinacin de los perodos de calibracin, la prctica seleccionada, no permite tener informacinsuficiente y confiable acerca del desempeo metrolgico del instrumento. Sin embargo, esta prctica podraser recomendada y aceptada, si se tiene plena confianza, en que el instrumento, conserva suscaractersticas metrolgicas, durante este intervalo de tiempo definido.

Se concluye entonces, que la recomendacin de realizar la calibracin cada ao, coloca en riesgo, losresultados de la medicin, en donde se requiere la calibracin del instrumento en un periodo de tiempomenor, y malgasta los recursos econmicos de la institucin, cuando es posible realizar la calibracin, en un

intervalo de tiempo mayor.

b) Recomendaciones basadas en la experiencia.

De igual forma, se determinan perodos de calibracin, basados en recomendaciones de expertos en losdiferentes procesos, sin embargo, stas pueden ser aceptadas, solamente, para definir el primer intervalo operiodo de calibracin y solo en casos de comprobado acierto, (mediante el anlisis de las calibracionessubsiguientes) se podr aceptar su criterio, y los beneficios y consecuencias aplican exactamente, como seexplic en el literal a.

2.2 Mediante Exigencias Legales.

Como se mencion anteriormente, la determinacin de los perodos de calibracin, tambin puede

determinarse en base a las exigencias normativas y reglamentarias, por lo tanto, todo depende del sector ydel uso, que se le est dando a los instrumentos de medida.

La obligacin de un estado de derecho, es velar por la vida, honra y bienes de todos sus ciudadanos.Teniendo en cuenta lo anterior, los gobiernos toman medidas en cuanto a la forma como debe garantizarseel cumplimiento de este deber, y en particular, cuando existen instrumentos que de alguna manera, colocanen riesgo cualquiera de estos derechos.

Por ejemplo en Colombia, el Gobierno a travs de la Superintendencia de Industria y Comercio dejestablecido en el numeral 3.1 del Titulo VI Metrologa de la Circular nica emitida por esta entidad, que losinstrumentos de medida y patrones cuya verificacin o calibracin inicial, peridica y extraordinaria, seestablecen como obligatorias, son:

Instrumentos medidores de longitud;Taxmetros y cuentakilmetros para automviles;Instrumentos para planimetra;Instrumentos para medicin de volumen de objetos slidos y lquidos;Pesas, balanzas, mquinas de pesar, comprobadores de granos y cereales;Instrumentos de medidas para gases;

1Esta asociacin a la fecha de elaboracin de este documento, est organizada como MCAA (Measurement Control & Automation

Association)


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Instrumentos para medir humedad de granos y cereales;Instrumentos de medida para investigaciones cientficas;Contadores de energa elctrica, agua y gases;Jeringuillas mdicas, termmetros y manmetros clnicos (esfigmomanmetros);Instrumentos de medicin para la determinacin de masa, del volumen de la presin, de la temperatura,de la densidad o del contenido, deben ser verificados, si son empleados en la fabricacin ocomprobacin de medicamentos o si son preparados de manera que puedan ser utilizados sinpreparacin especial;Instrumentos de medicin que se utilizan para el auto control del estado de salud de las personas;Instrumentos empleados en la prctica de la medicina, de la odontologa, y para efectuar medicionespara el reconocimiento o tratamiento mdico de las personas.

De acuerdo con el numeral 3.3 del mismo Titulo y Circular, los reglamentos tcnicos de verificacin son losdescritos en las normas tcnicas colombianas obligatorias (NTCOO) o en su defecto, los correspondientesen cada caso, a las recomendaciones de la Organizacin Internacional de Metrologa Legal (OIML) o los queemita la Superintendencia de industria y Comercio.

2.3 Mediante Mtodos Normalizados.

En el mbito internacional, el documento,ms utilizado es elOIML D 10 - ILAC G 24. El propsito de estedocumento gua, es brindar a los usuarios herramientas estandarizadas que permitan determinar losintervalos de calibracin de los instrumentos de medida.

Este documento gua de 2007, fue desarrollado por la Organizacin Internacional de Metrologa Legal(OIML) en conjunto con el ILAC (International Laboratory Accreditation Cooperation) y corresponde a unaactualizacin de la gua OIML D10 versin 1984. En Colombia se conoce con el nombre de Norma TcnicaColombiana, NTC 4057 pero se encuentra en versin del ao 1996.

2.3.1 Cmo seleccionar un intervalo de calibracin inicial.

El documento OIML D10 en cuanto a la determinacin del primer intervalo de calibracin, indica que la base

utilizada para la seleccin del intervalo inicial de calibracin, es tan slo la denominada intuicin deingeniera. Alguien con mucha experiencia en metrologa y con conocimientos sobre el instrumento a serrecalibrado, hace una estimacin del tiempo, en que se espera que el mismo permanezca funcionando,dentro de los niveles de tolerancia, luego de la calibracin inicial.

Para fijar este perodo, se consideran, entre otros, los siguientes factores:

La recomendacin del fabricante del instrumento;La condicin de operacin y la severidad de uso esperada;Las influencias de las condiciones ambientales;La exactitud e incertidumbre esperada de la medicin.

Si se desconoce el comportamiento metrolgico del instrumento, es recomendable que el intervalo inicial de

calibracin sea definido, a partir de un criterio conservador, antes que asumir de antemano un desempeooptimo. Se deben tener en cuenta algunas precauciones adicionales con respecto a las caractersticastcnicas de los instrumentos de medida. Al menos se debe considerar:

Establecer claramente el tiempo en que el fabricante garantiza la permanencia de las caractersticasmetrolgicas de los instrumentos; generalmente los fabricantes de instrumentos electrnicos informansobre la deriva de exactitud; para este caso en particular, el primer periodo de calibracin no debe sersuperior a seis meses.


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Las caractersticas metrolgicas de los instrumentos de medida, estn asociadas a condicionesambientales de operacin; es importante comparar estas caractersticas con las que se encuentran en elsitio de instalacin del instrumento. En caso de estar fuera de estas condiciones, se debe indagar sobrelas correcciones que se deben ejecutar, o continuar la bsqueda de un instrumento ms apropiado a lacondicin de operacin real.Como es normal, algunos fabricantes tienden a ser muy optimistas en cuanto al desempeo delinstrumento; en caso de duda sobre lo que se ofrece, se debe buscar mayor informacin acerca delmismo, con el fin de asegurar la calidad de las mediciones.Muchos fabricantes de transmisores o transductores reportan sus datos de exactitud usando un factordenominado BFSL (Best Fit Straight Line); esta es otra forma de cuantificar la linealidad. Se interpretacomo la mxima desviacin de la salida del instrumento con respecto a la lnea de referencia BFSL; estaotra forma de reportar linealidad, ha llegado a ser muy popular en instrumentos usados para medirpresin. La lnea de referencia BFSL esta localizada sobre la curva de salida del sensor, en la mitad desu altura (Fig. 1). La forma de obtener esta lnea BFSL, es a travs de una regresin lineal.

Lnea entre

zero y span

Seal de salida

del sensor

Lnea BSFL

Fig. 1.Ubicacin de la Lnea de referencia BSFL.

2.3.2 Mtodo 1: Ajuste automtico escalera

En este mtodo, cada vez que un instrumento es calibrado rutinariamente, el intervalo subsiguiente esextendido, en caso de que se verifique que est dentro de la tolerancia, o reducido en caso de que seconstate que est fuera de la tolerancia (Fig. 2).

Tolerancia de error del mensurando

Error

T1 T2> T1 T3> T2 T4< T3

Fig. 2. Grafica del mtodo de ajuste automtico


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Esta respuesta en escalera rodante propicia un ajuste rpido de los intervalos de calibracin y puedeimplementarse fcilmente sin grandes esfuerzos. Cuando se mantienen y analizan los registros, es posibleidentificar un problema incipiente indicando la necesidad de un ajuste, o un mantenimiento preventivo delinstrumento.

Una desventaja de los sistemas que tratan los instrumentos de forma individual puede ser la dificultad demantener la carga de trabajo de calibracin constante y balanceada, dado que esto exige una planeacindetallada del programa de calibracin.

2.3.3 Mtodo 2: Carta de Control.

Este mtodo monitorea la tendencia central y la dispersin a partir de un grfico de control de procesos. Seescogen puntos de calibracin representativos de la condicin de operacin del instrumento y los resultadosson graficados en funcin del tiempo. A partir de estas grficas, se calculan tanto la dispersin como laderiva de los resultados (Fig. 3).

Tolerancia de error delmensurando

Tiempo

Error

.

T1 T2= T1 T3= T2 T4> T3 T5< T4

Fig. 3. Grafica del mtodo de carta de control.

La deriva puede evaluarse como la deriva media dentro de una calibracin, o en el caso de instrumentosextremadamente estables, como la deriva a lo largo de varios intervalos de calibracin.A partir de estos resultados, puede calcularse el intervalo de calibracin ptimo.

En la prctica, este mtodo es de difcil aplicacin en el caso de instrumentos ms complejos yprcticamente puede utilizarse solamente si hay disponible un procesamiento automtico de datos. Para losclculos del intervalo de calibracin, se requiere un conocimiento considerable de la ley de variabilidad delinstrumento, o de instrumentos similares.

Al igual que con el mtodo anterior, es difcil mantener una carga de trabajo de calibraciones balanceada. Noobstante, se permite una variacin considerable de los intervalos de calibracin en relacin con el intervaloprevisto inicialmente; la confiabilidad puede ser calculada y el mtodo proporciona un intervalo de calibracineficiente (tericamente). Adems de esto, el clculo de la dispersin indicar si los lmites de especificacindel fabricante son razonables y el anlisis de la deriva encontrada puede auxiliar en la identificacin de las

causas de esta misma.

Su ventaja principal es que los intervalos son confiables y permiten verificar la validez de los lmites de errorespecificados, indicando en la mayora de las veces las causas de las variaciones.


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2.3.4 Mtodo 3: Tiempo en Uso.

Esta es una variacin de los mtodos anteriores. El mtodo bsico permanece inalterado, pero el intervalode calibracin se expresa en horas de uso, en lugar de un intervalo fijo en meses o aos.

En este caso, debe dotarse al instrumento de un indicador de tiempo de operacin, o poseer un monitoreoexterno, siendo enviado para la calibracin cuando el nmero de horas de operacin alcanza undeterminado valor (Fig. 4).

Tolerancia de error del mensurando

Tiempo

Error

.

n horas n horas n horas n horas n horas

Fig. 4. Grafica del mtodo de tiempo en Uso.

Ejemplos de instrumentos que pueden monitorearse siguiendo este mtodo son los termopares utilizados entemperaturas extremas, balanzas de peso muerto para presin de gas e instrumentos para medicin delongitud, es decir, instrumentos que puedan estar sujetos al desgaste o fatiga (stress) mecnica.

La ventaja importante de este mtodo es que el nmero de calibraciones realizadas y, por lo tanto, loscostos de calibracin varan directamente con el tiempo que el instrumento permanece en uso.Adicionalmente, existir una verificacin automtica sobre el tiempo de uso del instrumento. Dentro de lasdesventajas cabe destacar:

El costo inicial de instalar controladores de tiempo de operacin es alto,No debera utilizarse si se conoce que el instrumento presenta deriva, que se degrada an cuando noest en uso o cuando es manipulado, o cuando es sometido a muchos ciclos de encendido-apagado,La dificultad de programar las calibraciones dado que no se posee conocimiento de la fecha de cuandoel intervalo de calibracin terminar efectivamente.

2.3.5 Mtodo 4: Revisin en servicio o prueba de caja negra.

Este es una variacin de los mtodos 1 y 2, es particularmente indicado para instrumentos o sistemas demedicin complejos. En este caso, los parmetros crticos son verificados con frecuencia (una vez por da, oan con una frecuencia mayor) por medio de un patrn o un calibrador porttil especialmente construidopara verificar los parmetros seleccionados. En caso de que se identifique que el instrumento est midiendofuera de las tolerancias dadas por el calibrador, ste debe someterse a una calibracin completa (Fig. 5).

Tolerancia dedel mensurand

Ti

Error

.

T1 T2< T1 T3> T2

CalibracinVerificaciones

Fig. 5. Grfica del mtodo de Revisin en Servicio


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La gran ventaja de este mtodo es que proporciona una disponibilidad mxima al usuario del instrumento. Elmtodo es particularmente indicado para instrumentos que operan apartados geogrficamente dellaboratorio de calibracin, en este caso la calibracin completa solamente es realizada cuando fuerarealmente necesaria.

Las dificultades se encuentran en la definicin de los parmetros crticos para el proceso y, en funcin deestos, en el diseo del calibrador. Sin embargo, el mtodo ofrece una alta confiabilidad, dependiendo delmonitoreo del parmetro correcto y de las caractersticas del calibrador disponible.

2.3.6 Mtodo 5: Otras aproximaciones estadsticas.

Cuando existe un gran nmero de instrumentos o grupos de instrumentos a ser calibrados, los intervalos decalibracin pueden revisarse con el apoyo de mtodos estadsticos que definirn intervalos de calibracinsegn determinados niveles de confianza pre-establecidos.

Un histrico de las calibraciones de los instrumentos va a determinar la proporcin de los no-conformes, lacual debe estar dentro de un lmite pre-establecido. La ampliacin o reduccin de la periodicidad dependerde cuanto fue la desviacin en relacin con este lmite.

La gran ventaja de este mtodo es que los instrumentos son agrupados, facilitando su control.

La aplicacin de este mtodo requiere el conocimiento de herramientas estadsticas para implementar elanlisis correcto de los resultados de las calibraciones realizadas sobre los instrumentos, as como tambines necesario contar con la ayuda de herramientas software.

Tolerancia del errordel mensurando

Tiempo

Error

T T T T T

Fig. 6. Grafica de un mtodo estadstico aplicado.

3 COMPARACIN ENTRE LOS MTODOS PROPUESTOS POR EL DOCUMENTO OIML D10ILAC G24.A continuacin, en la Tabla 1 se muestra la comparacin entre los mtodos propuestos por el documentoOIML D10-ILAC G24


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Mtodo 1Escalera

Mtodo 2Carta deControl

Mtodo 3Tiempo de

uso

Mtodo 4caja

negra

Mtodo 5otras

aproximacionesestadsticas

Confiabilidad medio alto medio alto medio

Esfuerzo de aplicacin bajo alto medio bajo alto

Balanceo carga - trabajo medio medio malo medio malo

Aplicabilidad con respecto ainstrumentos particulares

medio bajo alto alto bajo

Disponibilidad de losinstrumentos

medio medio medio alto medio

Tabla 1.Comparacin entre los diferentes mtodos propuestos en el documento OIML D10 - ILAC G24

4 CONFIRMACIN METROLGICA SEGN ISO 10012:2003

Descritos los diferentes mtodos conocidos para determinar los intervalos de calibracin, ahora esimportante, indicar a los lectores, el porque y para que, stos son tiles.

Son tiles porque permiten generar la confianza en las mediciones, porque racionalizan la inversin quehacen las organizaciones en el control de las unidades de medida, y facilitan el diseo e implementacin, dela confirmacin metrolgica

2, la cual se encuentra establecida en la norma internacional ISO

10012:2003[2], como parte del programa de aseguramiento metrolgico, el cual busca proporcionarconfianza, en que se cumplirn, los requisitos de la medicin, establecidos en los contratos y/o en lasregulaciones vigentes.

5 CONCLUSIONES.

Determinar un intervalo de calibracin, basado en la experiencia o en periodos fijos de tiempo, (por ejemploun ao), es una prctica no recomendable, dado que puede colocar en riesgo la integridad de los resultadosde medicin y afectar seriamente los recursos econmicos de las organizaciones.

La seleccin del intervalo de calibracin de un instrumento de medicin, depende de diversos factores,cuyas influencias e importancias, no pueden generalizarse, porque dependen de cada aplicacin enparticular. Se deben aplicar tcnicas que permitan optimizar recursos, sin poner en riesgo la calidad de lamedicin.

Independientemente del mtodo utilizado, ser siempre importante considerar, que existen dos criteriosbsicos, y antagnicos, los cuales necesitan balancearse en cuanto a la decisin del intervalo de calibracinde cada instrumento de medicin. Estos son:

El riesgo del instrumento de salir del rango de tolerancia permitido, durante su utilizacin, debera ser elmenor posible, yLos costos anuales de calibracin de los instrumentos, deberan minimizarse.

Queda claro tambin que la determinacin del intervalo de calibracin de un instrumento, exige un plenoconocimiento de las caractersticas tcnicas del mismo, de sus condiciones operacionales, de sucomportamiento a lo largo del tiempo y, principalmente, de los requisitos exigidos para la medicin.

Con base a los factores mencionados anteriormente, queda claro que es difcil o casi imposible, definir unalista con intervalos de calibracin, que pueda ser utilizada de forma universal para todos los tipos deinstrumentos, y en las ms diversas aplicaciones. De esta forma, es ms coherente establecer orientaciones

2La confirmacin metrolgica esta compuesta por la calibracin y verificacin del equipo de medicin.


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a ser consideradas en la definicin de los intervalos de calibracin, y posteriormente reevaluarsistemticamente dichos intervalos, ajustndolos en base a los resultados obtenidos y en la experienciaacumulada.

6 REFERENCIAS

[1] Metrlogos Asociados, Intervalos de Confirmacin Metrolgica, Gua Metas, febrero del ao 2002

[2] NTC-ISO 10012. Sistemas de Gestin de la Medicin. Requisitos para los procesos de medicin y losequipos de Medicin (2003)

[3] OIML D 10ILAC G24. International document. Guidelines for the determination of recalibration intervalsof measuring equipment used in testing laboratories, 2007.

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