Calibración y patrones

Un patrón de medida (measure standard) es algo a lo que podemos asignar un valor de referencia para verificar la exactitud de un proceso de medida. Un patrón puede ser:

• Una medida materializada, como una pesa de 1 Kg, o una resistencia de 100 Ω.

• Un instrumento de medida, como un termómetro patrón.

• Un material de referencia, como el aceite patrón del viscosímetro, o la solución tampón del pH- metro. En general, se llama material de referencia a una sustancia de la cual una o varias propie- dades son lo suficientemente conocidas como para ser usadas en la calibración de un instrumen- to, la evaluación de un método de medida o para asignar valores a materiales (v. ISO Guide 30, 1981).

El valor de referencia asignado al patrón puede ser:

• Un valor certificado, si figura en un certificado u otro documento que acompaña al patrón, y ha

sido obtenido por un procedimiento técnicamente válido. La certificación, en este caso, es el

procedimiento para establecer, por operaciones técnicamente válidas, valores de una magnitud de un material (v. ISO Guide 31, 1981).

• Un valor documentado por el fabricante del patrón, pero no certificado, ni por éste ni por otro or- ganismo.

• Un valor consenso, si ha sido obtenido a través de un ensayo inter-laboratorios, o por acuerdo

entre varios organismos.

• Un valor obtenido por el usuario.

La calibración de un proceso de medida es el conjunto de operaciones que se realizan para estable- cer la relación entre los resultados de medida y uno o varios valores de referencia.

En la práctica, la relación entre los valores de referencia y las lecturas de un instrumento puede pre- sentar formas distintas. Se dan dos situaciones típicas:

• La lectura del instrumento se refiere a la magnitud que se mide, por ejemplo, en una balanza. En

este caso, el objeto de la calibración es establecer la diferencia entre los valores de referencia y los valores indicados por el instrumento en el intervalo de trabajo, es decir, obtener un sesgo para cada valor de referencia.

Módulo 4. Control metrológico 169

• Cuando la lectura se refiere a una magnitud diferente de la que se quiere medir, el objeto de la

calibración es establecer la relación matemática entre ambas magnitudes. Por ejemplo, en un vis- cosímetro capilar se mide el tiempo que tarda en pasar un fluido entre dos señales de un tubo, que se multiplica por un factor para obtener la viscosidad, y la calibración es la operación que permite obtener este factor. En otros casos, por ejemplo en un espectrofotómetro, la relación es más compleja, y debe hallarse una ecuación lineal (la recta de calibración).

Esta definición de calibración no se aplica sólo a instrumentos de medida (por ejemplo, a una balan- za), sino a procesos en los que intervienen instrumentos de medida, aparatos auxiliares y personas. Por ejemplo, la calibración del viscosímetro capilar es, en realidad, la calibración del sistema formado por: a) el propio instrumento, b) el baño termostático, con su termómetro, c) el cronómetro, y d) la persona que acciona el cronómetro.

En el lenguaje ordinario (y a veces en la documentación que acompaña a los instrumentos de medi-

da), se confunden la calibración de un instrumento de medida y el ajuste, que es una operación que

se realiza sobre el instrumento para eliminar el sesgo. El ajuste es una medida correctiva, que no siempre se aplica aunque el sesgo sea diferente de cero y, por tanto, no toda calibración va seguida de un ajuste. Mantendremos en estas notas la diferenciación entre ambos conceptos (que ya hace la norma ISO 9001).

La calibración de un patrón tiene por finalidad asignarle un valor de referencia, o establecer la vali- dez de una asignación previa. Por ejemplo, enviamos una pesa de 1 Kg a un laboratorio acreditado para su calibración y nos la devuelven con un certificado que establece que su peso es 1007 g. Se incluye con frecuencia en el certificado una evaluación de la incertidumbre (ver definición en la sec- ción siguiente) de esta asignación, que se llama, a veces, incertidumbre del patrón.

2.4 Incertidumbre

En general, el término incertidumbre (uncertainty) se asocia a la proximidad mayor o menor de los

resultados de medida a un valor “auténtico” o “verdadero”. En el contexto de la metrología profesional, es un parámetro que informa sobre la magnitud de las diferencias que cabe esperar entre los resulta- dos de medida y el valor auténtico y, por tanto, sobre la exactitud. Este término, fuente de frecuentes confusiones, ha desaparecido en la última revisión de la norma ISO 9001.

En el contexto del control de la calidad en la industria, no obstante, el manejo de esta noción presenta algunos problemas:

• El significado del “valor auténtico” en algunas mediciones que se hacen en la industria no está

claro (en especial en ciertos sectores de la industria de proceso, como el textil).

• No hay consenso sobre la forma de expresar la incertidumbre (v. GUM, 1995).

• Al adoptar fórmulas extraídas de la documentación técnica que acompaña a los instrumentos de

medida o a los certificados de calibración, se produce un malentendido bastante frecuente en el aseguramiento de la calidad: se evalúa la incertidumbre de una calibración en la que las medidas se efectúan sobre un patrón, en lugar de la incertidumbre de las medidas que forman parte del control de la calidad. Esta última incertidumbre, que es la que interesa al aseguramiento de la ca- lidad, puesto que cuestiona la conformidad del producto verificada en la inspección, es en mu- chos casos, significativamente mayor que la primera, por la intervención de factores como el muestreo, la irregularidad de la superficie del producto, la falta de uniformidad, etc. (v. Ejemplos 2 y 3).

En estas notas proponemos una aproximación bastante transparente y sencilla de llevar a cabo en la práctica (ésa es al menos, nuestra experiencia), que consiste en:

• Renunciar a condensar en un único parámetro (la incertidumbre) la información sobre los errores de medida, considerando en su lugar dos parámetros, sesgo e imprecisión.

• No usar el término incertidumbre más que en sentido cualitativo.