1 Unidad I. Metrología para Ingenieros
ÍNDICE GENERAL
1.1 MEDICIONES Y ACTIVIDAD HUMANA 1.1.1 Las mediciones y los seres vivos. 1.1.2 Mediciones y actividad profesional. 1.1.3 Evolución histórica de la metrología.
1.1.4 Organizaciones internacionales y metrología. 1.1.5 Gestión metrológica.
1.1.5.1 Concepto de metrología. 1.1.5.1.1 Metrología científica.
1.1.5.1.2 Metrología legal, Trazabilidad. 1.1.5.1.3 Metrología industrial.
1.1.5.2 Momentos de la gestión metrológica. 1.1.6 La metrología en Colombia.
1.1.6.1 Evolución histórica de la metrología en Colombia. 1.1.6.2 Sistema metrológico en Colombia.
1.2 PELIGROSIDAD, SEGURIDAD Y PROTECCIÓN E HIGIENE EN LA MEDICIÓN DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS
1.2.1 Electrotraumas fundamentales.
1.2.2 Causas de muerte por electrotraumas.
1.2.3 Factores que influyen en la peligrosidad del trauma por electricidad. 1.2.4 Ayuda a las persona bajo la acción de la corriente eléctrica.
1.3 CONCEPTO DE MEDICIÓN 1.3.1 Concepto básico.
1.3.2 Características fundamentales de las mediciones. 1.3.3 Requisitos de las mediciones de Calidad.
1.3.4 Concepto ampliado de medición; Etapas lógicas de un proceso de Medición. 1.3.5 Factor SPC (Seguridad; Precesión; Comodidad).
1.3.6 Clasificación general de las mediciones.
1.4 LOS MÉTODOS DE MEDICIÓN 1.4.1 Definición del concepto de método.
1.4.2 Clasificación de los métodos de medición. 1.4.3 Métodos técnicos de medición.
1.4.4 Métodos de evaluación. 1.4.4.1 Método de cero. 1.4.4.2 Método diferencial.
2 1.5 SISTEMA DE UNIDADES DE LAS MAGNITUDES FÍSICAS
1.5.1 Conceptos básicos.
1.5.2 Sistema internacional de unidades. 1.5.2.1 Evolución histórica del sistema SI.
1.5.5.2 Unidades y Nomenclatura del sistema SI. 1.5.3 Sistema Americano de unidades.
1.5.3.1 Evolución histórica del Sistema Americano.
1.5.3.2 Unidades y nomenclatura del Sistema Americano. 1.5.4 Equivalencias SI-Americano.
1.5.5 El kilowatt hora. 1.5.6 La tangente de delta. 1.5.7 El decibel.
1.6 ESTUDIO GENERAL DE LOS MEDIOS DE MEDICIÓN 1.6.1 Clasificación y definición de los medios de medición. 1.6.2 Clasificación de los instrumentos de medición. 1.6.3 Características de los instrumentos.
1.6.3.1 Características básicas
1.6.3.2 Características fundamentales
1.6.4 Momentos que actúan en los mecanismos electromecánicos de medición. 1.6.5 Sensibilidad VS momento antagónico específico. Sistemas de indicación. 1.6.6 Sistema de Indicación.
1.6.7 Ecuación general para el cálculo del valor de la indicación de los instrumentos de medición.
1.6.8 Transformadores de medición.
1.6.8.1 Acción protectora de los transformadores de medición.
1.6.8.2 Características constructivas y régimen normal de vacío de los transformadores de tensión.
1.6.8.3 Características constructivas y régimen normal de vacío de los transformadores de corriente.
3 1.1 MEDICIONES Y ACTIVIDAD HUMANA
1.1.1 LAS MEDICIONES Y LOS SERES VIVOS
Las mediciones de magnitudes, son el mecanismo de comunicación de los seres humanos con el medio que los rodea, a través de sus sentidos, para tomar decisiones, con frecuencia trascendentales.
La existencia y el desarrollo de la humanidad, depende significativamente su capacidad, para realizar mediciones; son el fundamento de las decisiones en todas sus dimensiones de acción, encontrándose entre las principales, la subsistencia, la actividad profesional y la actividad metrológica.
Cuando por primera vez un humano, tomó una piedra y la lanzó para capturar una presa, tuvo la necesidad inconsciente de tener información de varias magnitudes físicas, y nacieron las mediciones. Necesitó saber, distancia a la que estaba el objetivo, peso de la piedra necesaria, fuerza a utilizar, velocidad, dirección del proyectil a utilizar, etc. Cuando una persona va a cruzar una calle, y observa un vehículo que se acerca, necesita información de un número significativo de magnitudes, y su procesamiento, antes de tomar la decisión de cruzar la vía, o esperar que el vehículo pase; y de ello puede depender su vida. Al abrir los ojos en la mañana, empezamos a realizar mediciones del medio que nos rodea para tomar decisiones, cada paso que damos en la vida, depende de muchas mediciones.
1.1.2 MEDICIONES Y ACTIVIDAD PROFESIONAL
La existencia y desarrollo de la ciencia, la tecnología, la ingeniería y toda actividad profesional, tienen una dependencia directa de las mediciones.
4 Las habilidades competitivas y el prestigio de los obreros y profesionales, depende en gran medida, de sus conocimientos y capacidades para realizar mediciones.
El desarrollo tecnológico actual, con la introducción de técnicas digitales de medición, ha permitido alcanzar ha permitido alcanzar niveles de precisión, que mas que realidad, parecen ciencia ficción.
1.1.3 EVOLUCIÓN HISTORICA DE LA METROLOGÍA
Quizás no exageramos si afirmamos que la historia de la metrología, es contemporánea con la de la vida biológica en el planeta tierra, su conservación está íntimamente relacionada con la toma de decisiones en cada instante; y las mediciones son siempre el fundamento de todas y cada una de las decisiones que toman los seres vivos.
El pie de una estatua de Judea en Mesopotamia, es el estándar más antiguo que se conserva, tiene alrededor de ―cuatro mil años‖.
Las civilizaciones antiguas, priorizaron formas de medir longitud, área, volumen y peso; y tomaron referencias del cuerpo humano, como unidades de medida: pulgada, pies, palmos, braza, yarda, Etc…
La metrología, puede que haya sido la primera ciencia en desarrollarse; y el origen de otras así como el de las ingenierías.
Un momento importante de la metrología moderna, fue la adopción del Sistema Internacional de Unidades ―SI‖, también conocido como Sistema Métrico, que es su forma actual; creado en 1960 por la Conferencia General de Pesos y Medidas.
El sistema SI fue unificado entre 2006 y 2009, con la norma ISO 31 para normar el Sistema Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000, con la sigla ISQ).
1.1.4 ORGANIZACIONES INTERNACIONALES
Existen más de diez (10) organizaciones internacionales, dedicadas a la metrología; una de ellas es La IMEKO (Organización Internacional de las Mediciones), fundada en 1958. Tiene 17 comité técnicos, el No. 17 se dedica a las cantidades eléctricas.
Momentos de la gestión metrológica
El Laboratorio de Calibración de Magnitudes Eléctricas, se implementará un sistema de gestión para el alcance de sus actividades a través de:
El Manual de Calidad, las Políticas y Objetivos de calidad.
5 Las Funciones y Responsabilidades donde se establecen las Autoridades y
Funciones.
Los Instructivos y Formatos utilizados para la ejecución del Proceso. Las Normas Técnicas, Legales y Reglamentarias.
Métodos de ensayo, calibración y validación de los métodos
Para la realización de sus calibraciones, el laboratorio aplica métodos y procedimientos de acuerdo al alcance establecido que incluyen la manipulación, el transporte, el almacenamiento y la preparación de los equipos de medida a ser calibrados, el cálculo de la incertidumbre de medición y las técnicas estadísticas para el análisis de datos de las calibraciones.
Selección de métodos
El Laboratorio emplea los métodos editados en la Norma Técnica Colombiana NTC-ISO-IEC 17025.
Aseguramiento Metrológico Documentos de referencia
NTC ISO/IEC 17025:2005 numerales 5.4 Métodos de ensayo y de calibración y validación de métodos, 5.6 Trazabilidad de las Mediciones, 5.9 Aseguramiento de la Calidad de los resultados de ensayo y de calibración.
Descripción del procedimiento
El Laboratorio de Magnitudes Eléctricas debe garantizar y demostrar a las autoridades metrológicas y a sus clientes que están en capacidad de asegurar la calidad de las calibraciones o ensayos, así como la confianza en los resultados que emite.
Para garantizar la calidad de la medición, los equipos utilizados son calibrados por entes acreditados y avalados por la Superintendencia de Industria y Comercio en el país.
Programa de calibración de equipos.
Se deben tener en cuenta los siguientes ítems: Las recomendaciones dadas por el fabricante.
La función que cada equipo desempeña en el Laboratorio de Metrología.
1.1.5 GESTIÓN METRÓLOGICA 1.1.5.1 ¿Qué es la Metrología?
6 Las mediciones, además de tener un rol esencial en todas las ramas de la actividad humana, son el fundamento de las tres básicas de la metrología: La Científica, La Industrial y La Legal.
Metrología científica
El objeto de estudio de la llamada Metrología Científica es el desarrollo y mantenimiento de patrones primarios internacionales o nacionales, que permitan sostener todas las otras actividades metrológicas. La Metrología Científica se desarrolla generalmente en institutos o laboratorios oficiales de los distintos países del mundo llamados Institutos Nacionales de Metrología, responsables de realizar y mantener los patrones nacionales de medida en cada país.
Metrología legal
La Metrología Legal es la rama de la Metrología que se ocupa de asegurar las mediciones relacionadas con la ley y el comercio, proteger al consumidor, al medio ambiente y a la sociedad en general.
Cuando cargamos 20 litros de nafta, ¿cómo sabemos que nos venden realmente 20 litros y no 19,8?; cuando compramos un paquete de 1 kg de azúcar, ¿cómo sabemos que nos dan realmente 1 kg?; cuando pagamos una factura por consumo de gas o de electricidad, ¿cómo sabemos que el volumen de gas o la energía que nos facturan es realmente la consumida?
El Estado debe proteger a los consumidores, quienes no poseen los medios técnicos para comprobar si éstas u otras mediciones están bien realizadas y si los resultados obtenidos son los correctos.
La trazabilidad, es la propiedad de un resultado de medición de estar relacionado a referencias establecidas llamadas patrones de medida.
Metrología industrial
7 para fabricarlo. Estas mediciones pueden ser necesarias para garantizar que los productos fabricados estén en conformidad con normas o especificaciones de calidad, o para el control de los procesos de fabricación, o bien para el diseño de los productos, entre muchas otras aplicaciones.
Las dimensiones de una pieza que deberá ser ensamblada en otra para armar la carrocería de un automóvil, la rugosidad de un disco de frenos que asegure adherencia, la potencia eléctrica de una estufa de cuarzo, el contenido de principio activo en un medicamento para la presión arterial, el porcentaje de grasa de una hamburguesa, la resistencia de una bobina de papel, la temperatura que debe tener un horno donde se elabora pan lactal, son ejemplos de mediciones que se realizan habitualmente en las industrias, y que deben realizarse bien, esto es, con criterios metrológicos adecuados. El primer requisito a cumplir en este sentido, es la calibración de instrumentos de medición contra patrones que sean trazables.
1.1.5.2 Momentos de la gestión metrológica
Los laboratorios de verificación, implementan unos sistemas de gestión, con los siguientes momentos esenciales: El Manual de Calidad, Selección de Métodos, Descripción de Procedimientos y Validación.
El manual de calidad debe contener: Políticas y Objetivos de calidad.
Los Procedimientos ejecutados en las etapas del proceso y los procedimientos obligatorios establecidos en la norma NTC ISO/IEC 17025:2005 para el funcionamiento del Sistema de Calidad.
Las Funciones y Responsabilidades donde se establecen las Autoridades y Funciones. Los Instructivos y Formatos utilizados para la ejecución del Proceso.
Las Normas Técnicas, Legales y Reglamentarias.
Para la calibración, los laboratorio aplican métodos y procedimientos de acuerdo al alcance establecido; que incluyen la manipulación, el transporte, el almacenamiento y la preparación de los equipos de medida a ser calibrados, el cálculo de la incertidumbre de medición y las técnicas estadísticas para el análisis de datos de las verificaciones.
8 Selección de métodos
Los métodos seleccionados, deben estar validados por normas establecidas en sistemas legales, por ejemplo en Colombia la Norma Técnica Colombiana NTC-ISO-IEC 17025; y la NTC ISO/IEC 17025:2005, en cuyo contenido encontramos: numerales 5.4 Métodos de ensayo y de calibración y validación de métodos, 5.6 Trazabilidad de las Mediciones, 5.9 Aseguramiento de la Calidad de los resultados de ensayo y de calibración
Descripción de procedimientos
Los laboratorios de metrología, deben garantizar y demostrar a las autoridades metrológicas y a sus clientes que están en capacidad de asegurar la calidad de las calibraciones o ensayos, así como la confianza en los resultados que emite.
Validación
―Para legalizar y garantizar la calidad de la medición, los equipos utilizados son calibrados y avalados por el ente acreditado para tal efecto, en Colombia la Superintendencia de Industria y Comercio. El programa de verificación de equipos del laboratorio de metrología, deben tener en cuenta las recomendaciones de los fabricantes y la función que cada uno desempeña.
1.1.6 LA METROLOGÍA EN COLOMBIA
1.1.6.1 Evolución histórica de la metrología en Colombia
La Metrología se ha desarrollado en Colombia liderada por el Ministerio de Desarrollo económico al cual se encuentra adscrita la Superintendencia de Industria y Comercio, dependiendo de esta el centro de Control de Calidad y Metrología CCCM.
Algunos aspectos importantes desde el punto de vista histórico de la metrología en Colombia son los siguientes:
En 1967 el gobierno de la República federal de Alemania ofreció un acuerdo de colaboración en el área de la metrología al gobierno Colombiano.
En 1969 surgió la idea de crear un servicio de metrología, el que se definió en 1972 con la cooperación de diferentes instituciones gubernamentales; sin embargo algunas reglamentaciones impidieron que se hiciera efectivo dicho servicio.
La Superintendencia de industria y Comercio en 1976 definió dentro de sus funciones la creación del centro de Control de Calidad y metrología, mediante el decreto Ley 149 del mencionado año, como ente especializado y dependiente de la Superintendencia de Industria y Comercio.
9 En una segunda etapa se realizó el montaje, la instalación y la puesta en marcha de dichos equipos, gracias a la asesoría de expertos alemanes quienes instalaron los patrones de medición de acuerdo a las Normas Internacionales.
En 1998 sin duda alguna el Centro de Control de Calidad y Metrología de la
Superintendencia de Industria y Comercio se puede calificar como un hito importante dentro del concepto de calidad en Colombia. Constituido especialmente con todos los requerimientos técnicos propios para este tipo de laboratorios, teniendo en cuenta que tan solo cada 30 años uno de estos centros se construye en el mundo, este moderno edificio cuenta con 7500 metros cuadrados y capacidad para treinta laboratorios especializados. Tanto o más importante que la misma infraestructura, es personal especializado que labora en los laboratorios que actualmente estén funcionando.
1.1.6.2 Normalización en Colombia Generalidades
La normalización o estandarización es la redacción y aprobación de normas que se establecen para garantizar el acoplamiento de elementos construidos independientemente, así como garantizar el repuesto en caso de ser necesario, garantizar la calidad de los elementos fabricados y la seguridad de funcionamiento.
La normalización es el proceso de elaboración, aplicación y mejora de las normas que se aplican a distintas actividades científicas, industriales o económicas con el fin de ordenarlas y mejorarlas. La asociación estadounidense para pruebas de materiales (ASTM), define la normalización como el proceso de formular y aplicar reglas para una aproximación ordenada a una actividad específica para el beneficio y con la cooperación de todos los involucrados.
Según la ISO (International Organization for Standardization) la Normalización es la actividad que tiene por objeto establecer, ante problemas reales o potenciales, disposiciones destinadas a usos comunes y repetidos, con el fin de obtener un nivel de ordenamiento óptimo en un contexto dado, que puede ser tecnológico, político o económico.
La normalización persigue fundamentalmente tres objetivos:
• Simplificación: Se trata de reducir los modelos quedándose únicamente con los más necesarios.
• Unificación: Para permitir la intercambiabilidad a nivel internacional.
• Especificación: Se persigue evitar errores de identificación creando un lenguaje claro y preciso
10 Organismos Internacionales de Normalización
• ISO - Organización Internacional para la Estandarización • IEC - International Electrotechnical Commission
• ITU - Unión Internacional de Telecomunicaciones (engloba CCITT y CCIR) • IATA - International Air Transport Association
Organismos Regionales de Normalización • AMN - Asociación Mercosur de Normalización • APEC - Asia-Pacific Economic Cooperation • CAN - Red de Normalizacion Andina
• CARICOM - Caribbean Community Standardization
• CENELEC - Comité Européen de Normalisation Electrotechnique - Comité Europeo de Normalización Electrotécnica.
•CEN - Organismo de estandarización de la Comunidad Europea para normas EN. • COPANT - Comisión Panamericana de Normas Técnicas
Organizaciones Privadas de Normalización • ACI - American Concrete Institute.
• API - American Petroleum Institute.
• ASCE - American Society of Civil Engineering. • ASME - American Society of Mechanical Engineers. • ASTM - ASTM International.
• IAPMO - International Association of Plumbing and Mechanical Officials • NEMA - National Electrical Manufacturers Association.
• NFPA - National Fire Protection Association • NSF - NSF International.
• UL - Underwriters Laboratories Inc.
Requisitos generales de competencia de laboratorios de ensayo y calibración
11 Para la organización del Sistema Nacional de Normalización, Certificación y Metrología, le corresponde al gobierno, intervenir en la fijación de normas sobre pesas y medidas, calidad, empaque y clasificación de los productos materias primas y artículos o mercancías con miras a defender el interés de los consumidores y de los productores de materias primas.
Normalización Internacional
La normalización internacional es llevada a cabo por cuatro organismos dedicados a ello y reconocidos en los términos del derecho internacional como:
Ü International Electrotechnical Comisión, IEC.
Ü International Standarization Organization, ISO.
Ü Codex Alimentaruis Comisión, CODEX.
Ü Internacional Telecommunications Union, ITU.
Historia de la IEC. La normalización internacional se inicia justamente en el campo electrotécnico, cuando en 1906 es creada la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). La IEC se fundó como resultado de una resolución del Congreso Eléctrico Internacional que tuvo lugar en San Luis Missouri, EUA en 1904, con el propósito de ser la organización global a cargo de preparar, publicar y promover las normas internacionales del sector eléctrico. Los temas que en la actualidad se normalizan a través de la IEC comprende: Ø Todas las electrotecnologías (electrónica, magnetismo, electromagnetismo, electroacústica).
Ø Tecnologías de información. Ø Telecomunicaciones.
Ø Disciplinas generales asociadas (terminología y símbolos. Compatibilidad electromagnética, mediciones y desempeño, dependibilidad, diseño y desarrollo, seguridad y medio ambiente.
Ø La IEC también promueve la cooperación internacional en el tema de la evaluación de la conformidad con normas.
Historia de la ISO. El trabajo pionero en otros campos fue realizado por la Federación Internacional de las Asociaciones de Normalización (ISA) que se estableció en 1926.
Ø Las actividades de ISA concluyeron en 1942 junto con la Segunda Guerra Mundial. Ø Después de la reunión de 1946 en Londres, delegados de 25 países decidieron crear una nueva organización internacional cuyo objetivo principal sería facilitar la coordinación internacional y la unificación de las normas de la industria.
Ø La nueva organización ISO, (Internacional Standards Organization), comenzó a funcionar en 1947.
12 Análisis de la normativa nacional e internacional referente al diseño de laboratorios para verificación metrológica
Para conocer las bases mínimas de calidad que se necesitan en cualquier proceso nuevo que se desee implementar, es necesario conocer toda norma, ley, estatuto, decreto, etc., que plasme condiciones de funcionamiento.
Normas técnicas colombianas NTC 4055
―METROLOGÍA EN LA EMPRESA. MODALIDADES PRÁCTICAS PARA LA ELABORACION DE PROCEDIMIENTOS DE COMPRABACIÓN DE LOS MEDIOS DE MEDICIÓN‖.
Describe pautas para establecer documentos internos como el acta de verificación, además de especificar requisitos sobre las magnitudes de influencia, la trazabilidad.
NTC 4288
―METRÓLOGIA. FUNCIÓN METROLÓGICA EN LA EMPRESA‖
Se refiere a la evaluación de necesidades técnicas, condiciones económicas y comerciales (Compra –renta- comodato) que hay que apreciar en el momento de la planeación de un proyecto de implementación metrológica dentro de una empresa; establece las referencias para la calibración inicial de los equipos patrones y como hacer su respectiva introducción al inventario. Esta normativa aclara y diferencia los conceptos y funciones de calibración (Disminución de la incertidumbre asociada a la medida) y verificación (Satisface o NO necesidad de medición- actualizar hoja de vida); además relata cómo hacer una correcta utilización de los resultados de las mediciones de acuerdo a la conformidad o la NO conformidad de los resultados obtenidos en las pruebas metrológicas, además de otras pautas administrativas.
NTC 10012
―SISTEMAS DE LA GESTIÓN DE LA MEDICIÓN. REQUISITOS PARA LOS PROCESOS DE MEDICIÓN Y EQUIPOS DE MEDICIÓN‖.
Determina los requisitos generales del proceso como la satisfacción de requisitos de la medición de acuerdo a las necesidades del cliente, especificar los alcances de los procesos metrológicos, etc.; En cuanto a la responsabilidad de la dirección relata cómo establecer, documentar y mantener vigente el sistema de gestión de la medición. Insiste en el proceso de mejorar continuamente su eficacia; para la gestión de los recursos específica sobre el recurso humano, de información y materiales que hagan parte de las pruebas de medición; Finalmente, el análisis y la mejora del sistema de gestión de las mediciones debe ceñirse a un estricto seguimiento y auditoria, por ejemplo en el control de NO conformidades.
NTC / IEC 17025
13 La norma se divide en dos partes, en la primera específica los requisitos relativos a la gestión, donde abarca temas tales como se deben documentar las políticas de los laboratorios, los sistemas, programas y subcontratación de calibraciones implementados dentro de un laboratorio de medición, además de cómo ejercer el control de documentos, acciones preventivas y correctivas de los procesos de medición.
La segunda, parte requisitos técnicos, plasma los factores que determinan la exactitud y confiabilidad de las mediciones y cuáles son las bases para garantizar la calidad y efectividad de las pruebas metrológicas, tales como personal, instalaciones, trazabilidad, métodos, equipos, etc.
Una de las razones de que las cosas sean consistentes cuando se trata de las mediciones es que los aspectos legales y comerciales de la Metrología están regulados. Todos los gobiernos, locales, departamentales o nacionales tienen regulaciones o leyes que cubren la práctica del uso y verificación de las pesas y medidas para el comercio y la industria. En Colombia, por ejemplo, la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) regula el contenido neto en los productos de consumo.
Los reglamentos y las normas metrológicas son los que dictan las clases de medición aplicables, la exactitud de las mediciones y como deben estar documentadas.
Actualmente, para demostrar la competencia técnica de laboratorios de ensayo y calibración, se debe implementar un sistema de gestión de calidad acorde con el modelo de la norma NTC-ISO-IEC 17025.
La norma NTC-ISO-IEC 17025 ha surgido como resultado de una experiencia extensa en la implementación de la Guía ISO/IEC 25 y EN 45001, las cuales reemplaza ahora.
Esta contiene todos los requisitos que los laboratorios de ensayo y calibración tienen que lograr si quieren demostrar que operan un sistema de calidad, son técnicamente competentes, y se encuentran en capacidad de generar resultados válidos técnicamente. Se recomienda a los organismos de acreditación que reconocen la competencia de los laboratorios y ensayo y calibración emplear esta norma internacional como base para su acreditación. El capítulo cuatro (4) de la norma NTC-ISO-IEC 17025, especifica los requisitos para una gestión confiable. El capítulo cinco (5) de la misma, especifica los requisitos para la competencia técnica del tipo de ensayos y / o calibraciones que el laboratorio realiza.
Por lo general la intensificación en el empleo de sistemas de calidad ha incrementado la necesidad de asegurar que los laboratorios que hacen parte de organizaciones mayores u ofrecen otros servicios puedan operar en un sistema de calidad que cumpla en forma evidente con la norma NTC-ISO 9001, lo mismo que con la norma NTC-ISO-IEC 17025. Por consiguiente, se ha tenido cautela al incorporar todos aquellos requisitos de la norma NTCISO 9001 que resulten pendientes al objeto de los servicios de ensayo y calibración que el sistema de calidad del laboratorio cubre.
Por lo tanto, los laboratorios de ensayo y calibración que cumplen con esta norma también operan en concordancia con la norma NTC-ISO 9001.
14 Se facilitará la aceptación de resultados de ensayo y calibración entre países si los laboratorios cumplen con la norma NTC-ISO-IEC 17025 y obtienen acreditación de organismos que han entrado en acuerdos de mutuo reconocimiento con entidades equivalentes en otros países que la emplean.
La utilización de la norma NTC-ISO-IEC 17025, permitirá la cooperación entre los laboratorios y otros organismos que servirá de ayuda en el intercambio de información y experiencia y la armonización de normas y procedimientos.
La NTC–ISO-IEC 17025 es la norma básica y general que se ha adoptado, en el ámbito mundial, para la implementación de sistemas de calidad en laboratorios de calibración y ensayos, que involucra todos los aspectos de administración de la calidad y los requisitos técnicos necesarios para demostrar capacidad técnica. Adicionalmente, es un componente integral de los acuerdos de reconocimiento mutuo que permiten que los certificados de calibración y ensayo sean aceptados por Organismos de Acreditación y sus laboratorios acreditados en muchos países, así como entre los diferentes Institutos Nacionales de Metrología.
La guía 25 de la ISO se inició en 1978 seguida por la guía ISO/IEC 25 de 1982. Éste último documento fue revisado en 1990 y reemplazado por le ISO/IEC ―norma‖ 17025 de 1999. Para realizar la transición de los lineamientos dados por la guía 25 de ISO/IEC a los requisitos establecidos por la NTC-ISO-IEC 17025 hay que tener en cuenta:
Ø En qué lugar del mundo se encuentra el laboratorio.
Ø Mecanismos que los diversos países requieren para utilizar o adoptar la nueva normativa.
Algunos organismos de acreditación pueden adoptar y establecer fácilmente un programa para su puesta en práctica, mientras que otros deben iniciar acciones para enmendar sus documentos legislativos y poder así introducirlas. La Organización Internacional de Cooperación de Acreditación de Laboratorios (ILAC) a fijado el plazo para la puesta en práctica de la NTC16 ISO-IEC 17025, y es, que todos los laboratorios deben haber implementado todos los requisitos antes de diciembre de 2002.
La NTC-ISO-IEC 17025, es una norma utilizada prácticamente por todos los laboratorios de calibración y ensayo en el desarrollo de sus sistemas de calidad. Es familiar con la ISO 9000:2000 e ISO 9004:2000 y sus ocho principios:
Ø Enfoque al cliente.
Ø Liderazgo por parte de la alta dirección. Ø Involucrar y envolver a la gente.
Ø Acercamiento al proceso.
Ø Acercamiento al sistema de administración. Ø Mejoramiento continúo.
15 Ø Relaciones beneficiosas mutuas con el proveedor.
Los laboratorios de ensayo y de calibración que cumplan con la NTC-ISOIEC 17025, cumplen también con la norma ISO 9001. Sin embargo, el caso contrario no es válido. Esta norma cubre ensayos y calibraciones ejecutadas utilizando métodos normalizados, no normalizados y métodos desarrollados por el laboratorio.
Es aplicable a todos los laboratorios, no importando la cantidad de personal o el cubrimiento o la extensión del alcance de las actividades de ensayo y/o calibración. Está actualmente en curso por el comité de evaluación de conformidad de la ISO –Grupo de trabajo 25- establecer de forma similar los ocho principios de la norma NTC-ISO-IEC 17025, tales como:
Ø Capacidad. Concepto que establece si un laboratorio tiene los recursos (personal con
las habilidades y los conocimientos suficientes y necesarios, el ambiente con las instalaciones y el equipo requeridos, el control de calidad y los procedimientos) para emprender el trabajo y producir resultados técnicamente válidos.
Ø Responsabilidad. El personal del laboratorio tiene la autorización para ejecutar
funciones específicas dentro del alcance total del trabajo; lo que permite demostrar a la organización su responsabilidad en los resultados obtenidos.
Ø Método científico. El trabajo realizado por el laboratorio se basa en aproximaciones científicas aceptadas, preferiblemente establecidas por consenso, y que cualquier desviación puede ser verificada de una manera admisible por los expertos en ese campo.
Ø Objetividad de los resultados. Los resultados producidos dentro del alcance del
trabajo del laboratorio se fundamentan principalmente en cantidades mesurables o derivadas. Los resultados subjetivos de una prueba o ensayo son producidos solamente por personal calificado para hacerlo y tales resultados deben ser observados y analizados como subjetivos por los expertos en la materia del ensayo o prueba.
Ø Imparcialidad de conducta. La búsqueda de resultados competentes con el uso de
métodos científicos aceptados, en la influencia primaria en el trabajo de las personas que ejecutan las calibraciones o ensayos. Los demás tipos de influencias, deben ser consideradas secundarias y no permitidas.
Ø Trazabilidad. Los resultados generados dentro del alcance de trabajo del laboratorio, se basan en un sistema reconocido de medición que se deriva de las cantidades aceptadas y conocidas (SI), u otros patrones o cantidades intrínsecas bien caracterizadas. La cadena de comparación de medición, incluyendo el valor de incertidumbre, entre cantidades conocidas, patrones o cantidades intrínsecas y el patrón de trabajo o instrumento de medición que proporciona el resultado objetivo.
Ø Repetibilidad de la prueba o calibración. El ensayo o calibración que produjo
16
Ø Transparencia del proceso. Los procesos existentes al interior del laboratorio para
lograr los objetivos técnicos y de calidad propuestos, deben estar abiertos a la discusión tanto interna como externa, de modo que los factores que pueden afectar la búsqueda de resultados objetivos, basados en métodos científicos, pueden ser identificados, evaluados y corregidos fácilmente.
En resumen la palabra clave en la NTC-ISO-IEC 17025 es capacidad, y los requisitos para la capacidad técnica son el propósito primario de ésta norma.
La norma se divide en dos secciones principales: El capítulo 4 –requisitos de gestión (sistema de calidad) y el capítulo 5 –requisitos técnicos. Puesto que el funcionamiento técnico es primario, el sistema de calidad tiene que ser centrado en el laboratorio y su operación.
1.2 PELIGROSIDAD, SEGURIDAD Y PROTECCIÓN E HIGIENE EN LA MEDICIONES DE MAGNITUDAES ELÉCTRICAS
Introducción
Aunque la mayoría de las persona generalmente aceptan que la acción de la corriente eléctrica sobre el organismo humano es mortalmente peligrosa, pocos conocen realmente en qué magnitud, lo cual les impide adoptar una actitud adecuada en los trabajos
relacionados con la misma, y frecuentemente los encontramos cometiendo graves errores, que ponen en peligro no solo su vida sino la de otras personas, y además, los
especialistas mediante sus acciones equivocadas trasmiten ejemplos que son repetidos por personas menos conocedoras de la materia, y que a la vez ponen en peligro las vidas de familiares y amigos.
Igualmente ante un accidentado por electrotrauma no siempre se actúa de la forma más correcta, por desconocimiento de las consecuencias reales del trauma, y las posibilidades de recuperación.
En regiones apartadas de algunos países, existe la creencia de que ante un accidentado por corriente eléctrica, éste debe enterrarse para que se descargue, en otras ocasiones nos encontramos personas que hacen honor de sus posibilidades de tocar con las manos partes energizadas de circuitos eléctricos, lo cual aparentemente los hacen héroes a la vista de otras.
Es interés de los autores, aportar la información necesaria para que las personas puedan adoptar una actitud adecuada en los trabajos relacionados con la corriente eléctrica y ante los accidentados por esta magnitud física, lo cual puede disminuir el número de accidentes, y ayudar a salvar las personas que hallan sufrido uno.
17 La magnitud fundamental con relación a la cual se analizan las reacciones fisiológicas del organismo es, la corriente, cuyo valor de acuerdo con la Ley de Ohm, depende de la tensión que la origina y la resistencia que se le oponga.
Es por esta razón que en las primeras investigaciones se consideraba la tensión de contacto como magnitud fundamental. Acción de la corriente sobre los tejidos. Acción térmica: Se manifiesta en forma de quemaduras, calentamiento hasta altas temperaturas de los vasos sanguíneos, los envíos, al corazón, el cerebro y otros órganos.
Acción electrolítica: Origina la descomposición de los líquidos orgánicos, entre ellos la sangre, que varía de .forma sustancial su estructura físico- química. Acción mecánica: (dinámica) se produce separación de los tejidos, roturas, que incluyen los músculos, las paredes de los vasos sanguíneos, como resultado del efecto dinámico, y por la aparición instantánea de vapores en forma de explosión.
Acción biológica: Alteración de los procesos bioeléctricos del organismo, que están muy relacionados con sus funciones vitales. Ejemplo: la respiración.
1.2.1 ELECTROTRUMAS FUNDAMENTALES
De las acciones de la corriente eléctrica sobre el organismo humano, se pueden clasificar los siguientes tipos de Electrotraumas fundamentales. Locales, en los que se puede localizar fácilmente el lugar de acción de la corriente; General o Golpe Eléctrico, cuando se altera todo el organismo en su conjunto y surge peligro de muerte, y Combinados.
Datos estadísticos sobre casos reportados:
ELECTRO TRAUMAS FUNDAMENTALES
TIPO FRECUENCIA DE OCURRENCIA
Traumas Locales 20%
Generales 25%
Combinados, Local y General 55%
Tabla N°1 Electrotraumas fundamentales.
Traumas locales más característicos según datos estadísticos. TRAUMAS LOCALES
TIPO FRECUENCIA %
QUEMADURAS 8
METALIZADOR DE LA PIEL 0,5
18
DAÑO ÓPTICO 1,5
ROTURAS MECÁNICAS 3,0
Tabla N°2 Traumas locales.
Tipos
Quemaduras por corriente: Ocurren a bajos niveles de tensión, hasta 2 kV, y generalmente se manifiestan a nivel de la piel que es el punto de contacto, y uno de los103 de mayor: resistencia del cuerpo humano.
Quemaduras por arco eléctrico: Surgen a distintos niveles de tensión, siendo las más peligrosas en los valores altos. Las quemaduras surgen en todo el recorrido de la corriente Generalmente son mortales por asfixia, no producen fibrilación del corazón.
Constituyen un 25 % de los casos de quemaduras.
Signos eléctricos: Son manchas de color gris amarillo pálido, que se manifiestan sobre la superficie de la piel, de forma redonda u ovalada, aunque en ocasiones adoptan la forma del lugar de contacto. Son el producto de la muerte de las capas superiores de la piel. No ocasiona dolor y cura es generalmente rápida.
Mentalización de la piel: Es la penetración en las capas superiores de la piel, de partículas de metal fundido por la acción del arco eléctrico. Su cura puede ser muy complicada y en ocasiones sin, resultados positivos.
Ocurren cuando surgen cortocircuitos o al restablecer fusibles, las partículas tienen una temperatura muy elevada, pero portan poca cantidad de calor, por lo que generalmente no pasan la ropa.
Roturas mecánicas: Son el producto, de contracciones agudas e involuntarias de los músculos por la acción de la corriente, que pueden producir roturas de los tendones, piel, vasos sanguinos, tejidos nerviosos y fractura de huesos. Ocurren en instalaciones hasta 1000 volt. Y en accidentados que están mucho tiempo bajo la acción de la corriente, eléctrica.
Daño óptico: Surgen por la acción de la gran cantidad energía transportada por los rayos ultravioletas, que producen cambios químicos en el sistema óptico. Es el efecto del arco eléctrico.
Golpe eléctrico o trauma general
Es la alteración de todos los, tejidos vivos del organismo, por la acción de la corriente, manifestándose en la contracción involuntaria de los distintos músculos del cuerpo, significando un gran peligro de muerte.
19 Mecanismos de muerte por trauma eléctrico. Por trauma se entiende la pérdida total de la relación del organismo con el medio que lo rodea con la paralización de los principales procesos fisiológicos, tales como conciencia, respiración, circulación sanguínea., etc.
Y para los objetivos del tema se puede dividir en dos tipos fundamentales, Muerte Clínica que es la transición momentánea de del estado vivo al muerto, que surge en el instante de paralización del corazón y los pulmones, pero a nivel celular se mantienen todas la funciones vitales.
Su duración es de 4 a 6 minutos, en personas muy saludables puede llegar hasta 8 minutos. No obstante se reportan casos excepcionales de personas que han permanecido en este estado algunas decenas de minutos.
Y Muerte Biológica, es un estado irreversible, que se inicia al finalizar la muerte clínica, con la paralización de todas lasa funciones vitales a nivel celular.
1.2.2 CAUSAS DE MUERTE POR ELECTROTRAUMAS Paro cardiaco
Puede ser directo cuando la corriente pasa a través del corazón, o reflejado por la acción del sistema nervioso. Generalmente no ocurre un paro total, sino que el corazón entra en estado de fibrilación, que es una actividad anormal en la cual el corazón no se encuentra en capacidad de hacer circular sangre, operando a razón de unas 600 pulsaciones por minuto, cuando lo normal está en el orden de las 75. Lo más grave es que la fibrilación continúa incluso, después de haber retirado la causa que la provocó, y, solo puede ser desactivada por medio, de desfibriladores, que generalmente solo se localizan en centros hospitalarios de mayor nivel.
Es causada por corrientes entre 50 mA y 5A a 50 Hz. Valores superiores a estos no producen fibrilación del corazón, es por ello que en ocasiones, altos valores de tensión solo producen quemaduras.
Paro respiratorio
Es debido a la acción de la corriente sobre los músculos del sistema respiratorio, y en ocasiones indirectamente produce también la detención del corazón. Puede ocurrir por valores de corriente entre 20 y 25 mA.
SHOC eléctrico
Específica y fuerte reacción del sistema nervioso del organismo, bajo la acción de la corriente, que origina graves alteraciones de la circulación sanguínea, la respiración e intercambios de sustancias. Este estado puede durar minutos o días, después de los cuales puede recuperarse o morir.
20 1.2.3 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PELIGROSIDAD DEL ELECTROTRAUMA
Los accidentes ocurren por condiciones inseguras o por actitudes inseguras.
Los accidentados generalmente culpan las condiciones inseguras y no reconocen las actitudes inseguras.
La práctica ha demostrado que son más peligrosas las actitudes inseguras, aunque las condiciones sean seguras; que actitudes seguras en condiciones inseguras.
También ha enseñado que un accidente está precedido de muchos incidentes asociados. Si se atienden los incidentes y se toman medidas de prevención, los accidentes pueden ser evitados.
Existen CINCO factores, principales que influyen sobre la peligrosidad: la corriente eléctrica, que a su vez depende de la tensión de contacto y de la resistencia del cuerpo humano, el tiempo de acción y el camino de circulación de la corriente por el organismo.
La intensidad de la corriente es la causa de la muerte ante un trauma por electricidad.
Acción sobre el Organismo Humano de la Corriente Eléctrica
Corriente Acción
0,01 – 1,0 mA Escasa contracción muscular
4,0 – 6,0 mA Dolor y contracción muscular
involuntaria con necesidad de gran esfuerzo para liberarse
15,0 – 25,0 mA Imposibilidad de soltarse por si solo 40,0 – 60,0 mA Afecta el conocimiento. Posibilidad de
paro cardiaco y respiratorio 80,0 mA – 5, 0 A Fibrilación del corazón
Tabla N°3 Capacidad de corriente en el organismo humano.
Puede observarse que el umbral de sensibilidad de los seres humanos está en el orden inferior al 1,0 mA, el peligro comienza en los 4,0 mA, en los 15 mA se inician las dificultades para liberarse por si solo, en los 40,0 mA aparece la posibilidad de un efecto mortal, y en los 80,0 mA el gran peligro de la fibrilación del corazón.
La menor corriente que ha provocado la muerte de un ser humano según las estadísticas internacionales se reporta en el orden de 0,1 mA.
Peligrosidad de la coincidencia del momento de inicio de la corriente con la fase T del ciclo cardíaco.
21 Influencia del Camino de la corriente por el cuerpo
Recorrido Frecuencia de Ocurrencia %
Posibilidad de Pérdida del Conocimiento %
T a través del corazón %
Mano a mano 40 83 3,3
Mano derecha -pies
20 87 6,7
Mano izquierda - pies
17 80 3,7
Pierna - pierna 6 15 0,4
Cabeza a pies 5 88 6,8
Cabeza a manos 4,0 92,0 7,0
Puede observarse que las vías más peligrosas son cuando el corazón se encuentra por medio y dentro de ellas, pudiendo destacarse como una de las más peligrosas la de la mano derecha a los pies.
Peligrosidad de la coincidencia con los puntos supersensibles
En las estadísticas internacionales, la menor corriente que ha causado la muerte de una persona es 0,1 mA lo cual solo se justifica por la existencia de puntos supersensibles a la acción de la corriente.
Como puede verse en la siguiente expresión, la corriente que circula por el organismo humano ante un accidente depende de la tensión de la fuente de alimentación, y de las resistencias del, defecto del equipo averiado de la resistencia de entrada del cuerpo humano, resistencia en el interior a través del recorrido por el cuerpo, y de la resistencia de salida. Solo valor es muy pequeños de resistencia de entrada, coincidentes con los puntos, supersensibles, justifican los casos excepcionales pero posibles en los que, valores extremadamente bajos de corriente han provocado la muerte de seres humanos. Influencia de la frecuencia y el tipo de corriente
Los valores de frecuencia más peligrosos son entre 0, y 60 Hz, con el aumento de la misma disminuye su peligrosidad, pues disminuye la posibilidad de la coincidencia del inicio de la acción de la corriente con el inicio de la fase T del ciclo cardiaco.
Alrededor de los 400 - 500 kHz, la peligrosidad desde .el punto de vista de la frecuencia desaparece, aunque se mantiene los otros aspectos.
Las estadísticas muestran que la corriente continua es 4 o 5 veces más peligrosa que la alterna.
La tensión:
Alrededor de los 100 v ocurre la perforación dé la piel, que para valores menores se comporta como un aislante.
Resistencia eléctrica del cuerpo humano.
22 A continuación se presentan los valores de resistencia a la corriente eléctrica para distintas partes del cuerpo humano, para 50 Hz en Ohm por metro.
Resistencia Eléctrica del Cuerpo Humano
Piel seca 3x103 – 2x104
Huesos 1x104 – 2x106
Tejidos grasos 30,0 – 60,0
Tejidos musculares 1,5 – 3,0
Sangre 1,0 – 2,0
Médula espinal 0,5 – 0,6
Tabla N°5 Resistencia eléctrica del cuerpo humano.
Dependencia de la resistencia del cuerpo humano de la tensión de contacto
La resistencia del cuerpo disminuye el aumente de la tensión de contacto. Lo cual se ilustra a continuación con valores de resistencia encontrados a distintos niveles de tensión de contacto.
Dependencia de la resistencia del cuerpo humano de la tensión de contacto
Tensión (v) Resistencia (Ohm)
25 2500
50 2000
250 1000
> 250 650
Tabla N°6 Relación de tensión y resistencia del cuerpo humano.
Influencia del estado de la piel sobre la resistencia del cuerpo.
La resistencia disminuye con:
Daños superficiales (hasta 500- 700 Ohm), humedad, suciedad, sudor.
23 La resistencia depende de factores fisiológicos: sexo y edad: las mujeres tienen menor resistencia que los hombres, y los niños menos que los adultos.
Presión de oxígeno en la atmósfera: la resistencia disminuye si la concentración de oxígeno decrece.
Temperatura ambiental: La resistencia disminuye si la temperatura ambiente aumenta aunque no se llegue a sudar.
Alteraciones físicas: La resistencia puede disminuir entre 20 y un 50% con alteraciones físicas tales como dolor, estados depresivos, golpes, ruidos, irradiaciones luminosas.
Como puede observarse la resistencia depende de muchos factores, y por lo tanto la acción de un determinado valor de tensión sobre el cuerpo humano puede considerarse una magnitud casual.
1.2.4 AYUDA A PERSONAS BAJO LA ACCION DE LA CORRIENTE ELECTRICA.
Como reacción natural de solidaridad, se ha observado en la práctica de muchos accidentes que al caer una 'persona bajo los efectos de la tensión, las que lo rodean sobre todo si son, familiares, tienen el instinto natural de ir con sus manos a retirarla de su efecto, lo cual origina, que esta segunda persona, también se convierta en un accidentado, pudiendo de esta forma incrementarse el número a cantidades superiores en ocasiones. A continuación ofrecemos un posible orden de actuación en estos casos.1. Eliminar la causa del accidente, o sea, la tensión, para lo cual se dispone entre otras de las siguientes vías fundamentales.
A. Desconectar los interruptores
B. Interrumpir las líneas, tomando en cuenta la tensión nominal del circuito, con los medios que se disponga.
C. Crear cortocircuitos para hacer funcionar las protecciones. D. Aplicar los primeros auxilios a los accidentados.
E. Trasladar el accidentado al centro médico especializado.
Precauciones fundamental al montar un esquema de medición de magnitudes eléctricas. La mayoría de los trabajos de electrónica y electricidad, exigen de un elevado número de mediciones, y' estas siempre están vinculadas a valores de magnitudes eléctricas, que generalmente pueden estar en el orden de los altamente peligrosos, por lo cual ofrecemos las siguientes recomendaciones al realizar esta actividad.
1. Usar los medios de protección e higiene necesarios. 2. Revisar las conexiones hechas antes de energizar.
3. Verificar antes de energizar, que nadie esté en contacto con partes conductoras. 4. Alertar en voz alta que se va a energizar.
Conclusiones: En determinadas condiciones una persona puede soportar significativos
valores de corriente eléctrica, pero, si la casualidad facilita la unión de varios factores negativos, tanto del medio ambiente como personales, valores muy pequeños, pueden provocar la muerte.
24 Es un falso valor el jugar con la corriente eléctrica. No es correcto tenerle miedo a los trabajos con electricidad pues esto hace a las personas más débiles, pero es un gran error dejar de considerar el alto factor de riesgo que representa para la vida humana.
1.3 CONCEPTO DE MEDICIÓN 1.3.1 CONCEPTO BÁSICO
Los conceptos son la base del conocimiento humano y el fundamento de toda su actividad.
Si una persona no tiene claro el concepto de lo que es una bicicleta, conocimientos teóricos que la definan y esclarezcan que tiene ruedas, timón, pedales, que los pedales trasmiten la energía a las llantas posteriores para su movimiento a través de una cadena o sistema de transmisión, etc. Nunca estaría en la capacidad de montarse en una bicicleta y conducirla sin caerse.
Los conceptos se fundamentan en estructuras neuronales, que forman parte del conocimiento que permite a los seres humanos interactuar con el medio que los rodea.
Especial importancia tiene el Concepto de Medición en esta asignatura que así se denomina, es el fundamento o base principal, de todo el conocimiento que se trate en esta área, todo asunto tratado, iniciará relacionando con el.
El Concepto de Medición se define a través de sus dimensiones fundamentales: Definición simplificada, Características de las Mediciones, Requisitos de las Mediciones de Calidad, Etapas lógicas de un Proceso de Medición lo cual es una definición más profunda o ampliada, El Factor de Seguridad Precisión y Comodidad (SPC) y la Clasificación General de las Mediciones.
Para ingeniería y otras actividades profesionales:
―Medir, es obtener un reflejo cuantitativo del valor de las magnitudes físicas, para satisfacer necesidades humanas, científicas o tecnológicas, utilizando medios de medición‖.
Se observa que hay tres momentos esenciales en la definición: Obtener un reflejo cuantitativo, satisfacer necesidades y utilizar medios de medición.
Cuando se determina el valor numérico de una magnitud física, en el proceso de medición, se busca la relación que existe entre esta y su unidad. Como se muestra a continuación de forma matemática.
(1)
De donde: (2) Dónde:
25 a; Unidad de la magnitud física
n; resultado de la medición.
Existen conceptos en otras áreas del conocimiento y el saber humano, que no coinciden rigurosamente con lo expuesto, lo no implica que estén errados, solo que responden a sus necesidades específicas.
1.3.2 CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DE LAS MEDICIONES
El principio de medición es el conjunto de fenómenos físicos que se utilizan para realizar las mediciones.
Por ejemplo medición de temperatura utilizando la dilatación de los cuerpos sólidos, (termómetro de mercurio), o midiendo la variación de resistencia de un espiral de cobre, la barrera de potencial de un diodo, al variar la temperatura.
Los métodos y los errores de las mediciones, se estudiaran en dos temas específicos. 1.3.3 REQUISITOS DE LAS MEDICIONES DE CALIDAD
La Calidad según los estándares de las normas ISO 900, está relacionada con satisfacer necesidades y dar confianza.
En las mediciones de magnitudes eléctricas, los requisitos fundamentales de las mediciones de calidad son ―La Exactitud y La Precisión‖.
La Exactitud está relacionada con el tamaño del valor numérico de la cantidad del error en las mediciones.
La Precisión está relacionada con el Tiempo empleado en ejecutar las mediciones y los recursos empleados para ello.
En el tema dedicado a La Teoría de Errores se profundiza en los conceptos de Exactitud y Precisión.
Ambos requisitos se complementan y tienen el mismo orden de importancia en sentido general, corresponde a los medidores, definir su balance en cada situación específica. Una guía para obtener mediciones de calidad, se ofrece a través de las etapas lógicas de un proceso de medición. Su cumplimiento facilita ―rapidez y precisión‖ en su ejecución.
1.3.4 ETAPAS LÓGICAS DE UN PROCESO DE MEDICIÓN
Son ante todo una profundización y ampliación del Concepto de Medición, La mejor respuesta a la pregunta ¿Qué es medir?, se encuentra en estas etapas.
26 Todo proceso de medición consta de tres momentos fundamentales:
A. Creación de las condiciones y acciones necesarias.
B. Toma de las indicaciones de los instrumentos ejecutando las acciones correspondientes.
C. Procesamiento de datos y su interpretación.
Las cuales a su vez pueden desglosarse en las siguientes etapas: Etapa I. Valoración y selección:
Valoración de:
Ø La naturaleza de la magnitud objeto de la medición. Ø Capacidad energética.
Ø Posible valor de la magnitud objeto de medición. Ø Las exigencias de precisión de la medición. Ø Las condiciones de la medición.
Ø Las características del medio ambiente Ø Las leyes y resoluciones vigentes.
Ø Las normas de protección e higiene del trabajo.
Las condiciones de la medición se refieren, a los requisitos establecidos en normas, como por ejemplo, humedad relativa de la atmósfera, tiempo o duración de medición, etc. Por ejemplo en las mediciones de aislamiento.
Las características del medio ambiente, hace referencia a si es necesario, que el instrumento tenga protección especial, por las condiciones del medio que lo rodea.
La valoración de estos aspectos, permite seleccionar correctamente recursos necesarios para las mediciones, es por ella que el segundo momento importante de la primera etapa es:
Selección de:
Ø El método de medición. Ø El esquema de medición. Ø El instrumento de medición.
Ø El campo de medición y el campo de escala (teniendo en cuenta el factor de Ø seguridad, precisión y comodidad, SPC).
Etapa II. Cálculo de la constante del instrumento y el valor de cada marca cifrada.
Etapa III. Localización de la magnitud objeto de medición. El punto físico de medición.
27 Etapa IV. Cálculo del valor de la indicación del instrumento.
Mediante acciones mentales.
Utilizando medios técnicos y matemáticos.
Etapa V. Análisis de los errores de la medición. Etapa VI. Interpretación de los resultados obtenidos
1.3.5 FACTOR DE SEGURIDAD, PRECISIÓN y COMODIDAD; SPC
Son principios ingenieriles, que orientan para la selección adecuada de los campos de medición y de escala de los instrumentos.
1- El límite superior del campo de medición debe ser mayor o igual (> o =) que el valor de la magnitud objeto de medición.
2- La indicación del instrumento debe ser en una zona de la escala que garantice la precisión adecuada.
3- El valor de la indicación debe ser en unidades o en el múltiplo o submúltiplo mas próximo.
1.3.6 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS MEDICIONES
La clasificación general de las mediciones, enriquece y complementa el Concepto de Medición, al definir los distintos tipos que pueden existir.
También facilitan un vocabulario que permite la comunicación entre las personas relacionadas en los procesos de medición.
El siguiente cuadro muestra los distintos tipos que pueden existir atendiendo a la clasifica adoptada en esta asignatura:
Atendiendo a las formas de obtener los resultados las mediciones pueden ser DIRECTAS o INDIRECTAS.
DIRECTAS: Son aquellas en las que, la magnitud objeto de medición, actúa directamente sobre el objeto de medición (ej: medición de tensión con voltímetro).
INDIRECTAS: Son aquellas que el valor de la magnitud objeto de medición, se obtiene a partir de relaciones existentes, entre estas y otras medidas de forma directa. Por ejemplo medición de potencia a partir de mediciones directas de tensión y corriente, y utilizando la relación conocida entre estas y la potencia.
(3)
28 V; Tensión.
I; Corriente.
Atendiendo a las exigencias de precisión, se dividen en dos grupos, TECNICAS y de LABORATORIO.
TECNICAS: son las realizadas en los procesos productivos y la industria, con frecuencia por personal no calificado que necesita de la instrucción y la asesoría de los especialistas. Se dividen en cuatro grupos: de detección, de valoración, de cálculo y de control.
De detección: Son aquellas en las que es suficiente conocer la existencia de la magnitud objeto de medición.
De valoración: Son aquellas en las que es necesario y suficiente conocer en que orden se encuentra el valor de la magnitud objeto de medición.
De cálculo: En este tipo de medición es necesario un número.
De control: Son aquellas en las que se comparan y comprueban intervalos de
medición.
LAS DE LABORATORIO: se realizan en los centros especializados y laboratorios de investigaciones científicas. Generalmente por personal altamente calificado.
Se dividen en dos grupos de Alta Precisión y de Verificación o Calibración.
De alta precisión: Se utilizan en las investigaciones científicas y en fabricación de
medios de medición.
De verificación: Se utiliza para comprobar, verificar o calibrar la clase de precisión
de los medios de medición y su estado de funcionamiento.
Si en la Medición de Verificación además de comprobar y evaluar la clase de precisión del medio de medición, se realizan reparaciones o ajustes y se asigna una nueva clase de precisión, entonces se denomina además de Verificación, es una Medición de Calibración.
1.4 MÉTODOS DE MEDICIÓN
1.4.1 DEFINICIÓN
29 1.4.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE MEDICIÓN
Los métodos de medición se dividen en dos grades grupos, los Técnicos y los de Evaluación. Los Métodos Técnicos son los que nos permiten resolver los problemas y las necesidades de la vida profesional y técnica, como por ejemplo diagnosticar el estado de funcionamiento de un elemento o sistema. Y los métodos de evaluación, permiten conocer el valor de las magnitudes físicas.
1.4.3 MÉTODOS TÉCNICOS DE MEDICIÓN
Los métodos técnicos más generales son la medición de continuidad por resistencia o tensión, permiten definir la unión eléctrica entre dos puntos de un circuito, lo cual se aplica a la mayoría de los métodos de medición de elementos y sistemas.
Al medir semiconductores con ohmímetro o voltímetro, definimos su estado de funcionamiento y capacidad de trabajo. Lo mismo puede hacerse con circuitos especiales.
1.4.4 MÉTODOS DE EVALUACIÓN
En los Métodos de Evaluación Directa, la magnitud objeto de medición actúa directamente sobre el instrumento de medición, este toma parte de la energía de la magnitud para su funcionamiento. Se caracterizan por ser sencillos pero pueden alterar la magnitud objeto de medición si es poca capacidad energética.
En los Métodos de Comparación con Medida, el instrumento crea una magnitud similar a la que se esta midiendo, las compara y cuando son iguales, ofrece el resultado de la medición.
1.4.4.1 MÉTODO DE CERO
Con el Método de Cero, el resultado de la medición es la indicación cero del instrumento.
El Puente de Wheatstone, es uno de los sistemas e instrumentos más populares que utilizan el método de cero.
Figura N°5 Puente de Wheatstone.
30 corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y un galvanómetro como detector de cero a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que circulan por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el paso de corriente por el galvanómetro.
Variando el valor de una de las resistencias conocidas, el puente se puede ajustar a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir de los valores de las otras resistencias.
Se emplean puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia de los componentes de un circuito. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Estos puentes se suelen denominar puentes de corriente alterna porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua.
El circuito tipo puente tiene amplia aplicación en los sistemas de control automático de procesos industriales.
1.4.4.2 MÉTODO DIFERENCIAL
En el Método Diferencial, una indicación distinta de cero es el resultado de la medición, muy utilizado en las protecciones diferenciales y en sistemas automáticos de control de procesos industriales.
1.4.4.3 MÉTODO DE COINCIDENCIA
En el Método de la Coincidencia, se hace coincidir el instrumento de medición con la magnitud objeto de medición, es actualmente el más utilizado en las técnicas electrónicas digitales.
1.5 SISTEMA DE UNIDADES DE LAS MAGNITUDES FÍSICAS
1.5.1 CONCEPTOS BÁSICOS
Magnitud física son las propiedades de los cuerpos y fenómenos que son
susceptibles de ser cuantificadas.
Tamaño de la magnitud física: aspecto cuantitativo que es individual para cada
magnitud física y existe independientemente de que se conozca o no.
Valor de la magnitud física: valoración cuantitativa de una magnitud física,
expresada en un número de unidades.
Valor verdadero de la magnitud física: es una verdad absoluta que no depende
de nuestros medios de conocimiento, y hacia la cual tendemos tratando de expresarla en forma numérica. (nunca se podrá conocer).
Valor real de la magnitud física: es el valor encontrado en forma experimental,
31 1.5.2 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SI
1.5.2.1 EVOLUCIÓN HISTÓRICA DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI del francés: Le Système International d'Unités), también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en la mayoría de los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. El SI también es conocido como «sistema métrico», especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Una de las principales características, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades están basadas en fenómenos físicos fundamentales. La única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo» o aquel cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.
Las unidades del SI son la referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medida y a las que están referidas a través de una cadena interrumpida de calibraciones o comparaciones. Esto permite alcanzar la equivalencia de las medidas realizadas por instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares apartados y por ende asegurar, sin la necesidad de ensayos y mediciones duplicadas, el cumplimiento de las características de los objetos que circulan en el comercio internacional y su intercambiabilidad.
1.5.2.2 UNIDADES Y NOMENCLATURA DEL SISTEMA INTERNACIONAL Símbolos De Las Unidades Básicas
Las unidades básicas del Sistema Internacional están agrupadas en la tabla N°8 con su nombre y su símbolo (10ª CGPM (1954, Resolución 5; CR, 80); 11ª CGPM (1960, Resolución 12; CR, 87); 13ª CGPM (1967-1968, Resolución 3; CR, 104 y Metrología, 1968, 4, 43); 14ª CGPM (1971, Resolución 3; CR, 78 y Metrología, 1972, 8, 36)).
Magnitud Unidad básica Símbolo
Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
32 Temperatura termodinámica kelvin K
Cantidad de sustancia mol mol
Intensidad luminosa candela cd
Tabla N°8 Unidades Básicas.
Unidades SI Derivadas
Las unidades derivadas son unidades que pueden ser expresadas a partir de las unidades básicas mediante símbolos matemáticos de multiplicación y de división. Ciertas unidades derivadas han recibido nombres especiales y símbolos particulares que pueden ser utilizados con los símbolos de otras unidades básicas o derivadas para expresar las unidades de otras magnitudes.
Unidades Expresadas A Partir De Las Unidades Básicas
La tabla N°9 da algunos ejemplos de unidades derivadas expresadas directamente a partir de unidad básica. Las unidades derivadas están obtenidas por multiplicación y división de las unidades básicas.
Magnitudes derivadas Nombre Símbolo
Superficie metro cuadrado m2
Volumen metro cúbico m3
Velocidad metro por segundo m/s
Aceleración metro por segundo cuadrado m/s2
Número de ondas metro a la potencia menos uno m-1
Masa en volumen kilogramo por metro cúbico kg/m3
