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Superior TecnológicaCR-PP-PO-05-05
Rev. 1
Modulo Metrología
Dimensional
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1. Llena tu cedula de inscripción
2. Presentación de los participantes
3. Reglas del juego
4. Horario de trabajo
5. Esquema de acreditación del curso
6. Presentación del video promocional del CRODE
7. Evaluación diagnostica
PRESENTACION
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CR-PP-PO-05-05
NOMBRE: Ing. Miguel Angel Silva García
OBJETIVO GENERAL: Al finalizar el curso los participantes
conocerán los fundamentos para realizar calibraciones de
instrumentos industriales utilizados para hacer mediciones de
longitud.
DURACION: 7 al 11 de Mayo 40 horas
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Capítulo 1. Se abordan temas que llevan al participante a
conocer la evolución y los conceptos básicos de la metrología
dimensional lo que le permitirán obtener un mejor
aprovechamiento del curso.
Capítulo 2. Los temas van enfocados a conocer los diferentes
tipos de errores y la manera de minimizarlos.
Capítulo 3. Se busca que el metrólogo conozca y utilice de
manera correcta los instrumentos básicos de metrología
dimensional para lograr una medición de calidad.
Capitulo 4. Se describen los procedimientos de calibración de
los instrumentos básicos de metrología dimensional.
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INTRODUCCION
TEMA 1: Breve Historia de la metrología
1.1. Evolución de la Medición de Longitud
1.2. Clasificación de la Metrología
1.3 Campos de aplicación de la metrología dimensional Industrial
1.4. Conceptos Básicos de Metrología
1.5. Diseminación de la Exactitud y Trazabilidad
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TEMA 2: Errores de Medición
2.1 Principales causas de los errores en la medición
2.2 Tipos de Errores
2.2.1 Errores Humanos
2.2.2 Errores Debidos a las Condiciones Ambientales
2.2.3 Errores por el instrumento o equipo de medición
TEMA 3: Instrumentos para Medir Longitud
3.1 Calibradores
3.2 Micrómetros
3.3 Indicadores
3.4 Bloques patrón
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TEMA 4: Particularidades de la Calibración
4.1 Conceptos
4.2 Requisitos indispensables para la calibración
4.3 Determinación de los periodos recomendables para la calibración
4.4 Registro de las calibraciones
TEMA 5: Calibración de Instrumentos Dimensional
5.1 Calibración de calibradores
5.2 Calibración de indicadores de carátula
5.3 Calibración de Micrómetros
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Quilate: 1/5 de g,
200 mg
Keration, que
significa
algarrobo,
los árabes se
deformo a
quirat
los españoles la
deformaron a
quilate.
Año 400 A.C
Atenas
Productos y
servicios con
calidad
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1664 Huygens intenta utilizar el periodo de una oscilación el cual Galileo descubrió era constante.
• El periodo era afectado por la masa de la cuerda
• Posición del centro de la esfera
• El aire arrastrado y el desgaste de la cuerda
1670 el escolástico Francés Montonpropuso usar la diezmillonésima parte del cuadrante terrestre como el patrón de longitud.
• 1791 un comité designado por el gobierno Francés determino acepto esta propuesta
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1799 fue elaborada una barra de platino de 1 metro de longitud y su sección transversal era de 25,3 mm por 4 mm
1878 empezó a fabricar y reproducir el prototipo del metro para las naciones que firmaron el tratado internacional de pesas y medidas.
• 90% de platino y 10% de iridio.
• Eran de 1020 mm de largo en firma de X distancia entre líneas de 1mm
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1957 se propone adoptar la longitud de onda en el vació de la luz emitida por la transición entre dos niveles de energía de Kriptón.
1960 se acepta la propuesta y se decide definir el metro como: un metro es igual a 1 650 763, 73 veces la longitud de onda de una luz emitida por la transición entre los niveles de energía del átomo de Kriptón 86.
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La unidad de longitud es el metro (símbolo m) que se
define como la longitud de la trayectoria recorrida por la
luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299
792 458 de segundo
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En México, la entidad responsable de la actividad de Metrología Legal
es la Secretaría de Economía, a través de la Dirección General de
Normas. Así mismo la Procuraduría Federal del consumidor.
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En México la entidad responsable de la actividad de metrología
científica es el Centro Nacional de Metrología (CENAM).
En el ámbito internacional la metrología científica es regida por
el Buró Internacional de Pesas y Medidas (BIPM)
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La metrología industrial se divide para su aplicación, de
acuerdo al tipo de técnica de medición teniendo de esta
manera, entre otras las siguientes:
Metrología eléctrica
Metrología térmica
Metrología química
Metrología fotométrica
Metrología de presión
Metrología acústica
Metrología de tiempo y frecuencia.
Metrología Geométrica (dimensional)
La metrología geométrica generalmente estudia los
procesos para determinar magnitudes lineales y
angulares así como la evaluación de características como
redondez, paralelismo, concentricidad y coaxialidad.
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La medición de longitud o determinación de una distancia se utiliza en toda
determinación de la forma de un objeto.
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¿Campos de la actividad humana que requieren
mediciones dimensionales?
Catastros
Máquinas
Industria
manufacturera
Instrumentos Científicos
Vestido
Electrodomésticos
Construcción
Automotriz 80% en la
industria tiene
que ver con
longitud
Lo que realmente medimos
es una distancia entre dos
puntos
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Campo de aplicación de la metrología Dimensional
Longitudes Exteriores
Interiores
Profundidades
Ángulos
Cualesquiera
Superficie
Acabado superficial
Formas y posiciones
Formas por elementos aislados
Rectitud
Planitud
Circularidad
Forma de una línea
Forma de una superficie
Orientación por elementos asociados
Paralelismo
Perpendicularidad
Inclinación
Posición por elementos asociados
Localización de un elemento
Concentricidad
Coaxialidad
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Clasificación de los instrumentos de medición dimensional
Lineal
Medida directa
Con trazos o divisiones
Escala o reglas graduadas
Todo tipo de calibradores
Medidores de alturas con escala vernier
Con tornillo micrométrico
Todo tipo de micrómetros
Cabezas micrométricas
Medidor maestro de alturas
Con dimensión fija
Bloques patrón
Calibres de espesores (lainas)
Escantillones o calibradores “pasa no pasa”
Medida indirecta
Comparativa
Máquina de medición de redondez
Comparadores ópticos
Comparadores neumáticos
Comparadores electromecánicos
Medidor de espesor de recubrimiento
Relativa
Niveles
Reglas ópticas
Rugosímetros
Angular
Medida directa
Con trazos o divisiones
Transportador simple
Goniómetros
Escuadra universal
Escuadra graduada
Con dimensión fija
Escuadras fijas
Bloques patrón angulares
Polígonos
Medida indirecta Trigonométrica
Falsas escuadras
Regla de senos
Mesa de senos
MMC
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Referencia NMX-Z-055-2006
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Magnitud. Atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que es susceptible de ser
diferenciado cualitativamente y determinado cuantitativamente.
Ejemplo: volumen, peso,
Magnitud base. Magnitud de un sistema de magnitudes que se acepta por convención
como funcionalmente independientes unas de otras
Magnitud derivada. Magnitud de un sistema de magnitudes definida en función de las
magnitudes de base.
Ejemplo: Velocidad = longitud o distancia /tiempo; Fuerza = masa por aceleración
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Valor (de una magnitud). Expresiones cuantitativas de una magnitud particular,
expresada generalmente en la forma de una unidad de medida multiplicada por un
número.
Ejemplo:
- Masa de un cuerpo 0,152 kg ó 152 g;
- - Cantidad de sustancia de una muestra de agua (H2O) 0,012 mol ó 12mmol.
Valor verdadero (de una magnitud). Valor compatible con la definición de una
magnitud particular dada.
Es el valor que se obtendría por una medición perfecta.
Los valores verdaderos son por naturaleza indeterminados.
Valor convencionalmente verdadero (de una magnitud). Valor atribuido a una
magnitud particular y aceptada, algunas veces por convicción, como un valor que
tiene una incertidumbre apropiada para un propósito dado.
También se le suele llamar valor asignado, mejor estimación del valor, valor
convenido o valor de referencia.
Ejemplo:
El metro se define en la actualidad como 1/299 792 458 s
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Medición. Conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar el valor de
una magnitud.
Principio de medición. Base científica de una medición
Ejemplo:
El efecto termoeléctrico aplicado a la medición de temperatura.
El efecto Doppler aplicado a la medición de la velocidad.
Método de medición. Secuencia lógica de las operaciones, descritas de manera
genérica, utilizada en la ejecución de las mediciones.
Los métodos de medición se encuentran normalmente en normas y publicaciones
científicas.
Ejemplo: Método de sustitución, método directo, método nulo o de cero.
Procedimiento de medición. Conjunto de operaciones, descritas
específicamente, para realizar mediciones particulares de acuerdo a un método
dado.
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Mensurando. Magnitud particular sujeta a medición.
Ejemplo: longitud de un bloque patrón.
Magnitud de influencia. Magnitud que no es el mensurando pero que afecta al
resultado de la medición.
Ejemplo: Humedad, temperatura, presión
Resultado de una medición. Valor atribuido a un mensurando y obtenido por
medición.
Resultado no corregido. Resultado de una medición antes de la corrección del error
sistemático.
Resultado corregido. Resultado de una medición después de la corrección del error
sistemático.
Exactitud de medición. Proximidad de concordancia entre el resultado de una
medición y un valor verdadero del mensurando.
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Calibración
Operación que bajo condiciones especificadas establece, en una primera etapa,
una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida asociadas obtenidas
a partir de los patrones de medida, y las correspondientes indicaciones con sus
incertidumbres asociadas y, en una segunda etapa, utiliza esta información para
establecer una relación que permita obtener un resultado de medida a partir de una
indicación.
Notas.
•Una calibración puede expresarse por una declaración, una función de calibración,
un diagrama de calibración, una curva de calibración o una tabla de calibración. En
algunos casos puede dar lugar a una corrección aditiva o multiplicativa de la
indicación con su respectiva incertidumbre.
•Una calibración no debería confundirse con el ajuste de un sistema de medición, a
menudo llamada incorrectamente “autocalibración”, ni con la verificación de la
calibración.
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Repetibilidad (de resultados de medición) Proximidad de la concordancia entre los
resultados de las mediciones sucesivas del mismo mensurando, con las mediciones
realizadas con la aplicación de la totalidad de las siguientes condiciones:
El mismo procedimiento de medición.
El mismo observador.
El mismo instrumento de medición utilizado en las mismas condiciones
El mismo lugar
La repetición dentro de un período corto de tiempo.
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Bajo las mimas condiciones Bajo condiciones variables
Tiempo;
Observador;
Instrumento;
Método de medición.
Repetibilidad / Reproducibilidad
Repetibilidad (de resultados de
medición) Proximidad de la
concordancia entre los resultados de
las mediciones sucesivas del mismo
mensurando, con las mediciones
realizadas con la aplicación de la
totalidad de las siguientes condiciones:
Reproducibilidad (de los resultados
de medición). Proximidad de
concordancia entre los resultados de
las mediciones del mismo mensurando,
con las mediciones realizadas haciendo
variar las condiciones de medición.
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Múltiplo de una unidad
Unidad de medida obtenida multiplicando una unidad de medida
dada por un número entero mayor que uno.
Ejemplos.
•El kilómetro es un múltiplo decimal del metro.
•La hora es un múltiplo no decimal del segundo.
Submúltiplo de una unidad
Unidad de medida obtenida dividiendo una unidad de medida
dada por un número entero mayor que uno
Ejemplos.
•El milímetro es un submúltiplo decimal del metro.
•Para el ángulo plano, el segundo es un submúltiplo no decimal
del minuto.
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Nombre Símbolo Valor
yotta Y 1024 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000
zetta Z 1021 = 1 000 000 000 000 000 000 000
exa E 1018 = 1 000 000 000 000 000 000
peta P 1015 = 1 000 000 000 000 000
tera T 1012 = 1 000 000 000 000
giga G 109 = 1 000 000 000
mega M 106 = 1 000 000
kilo k 103 = 1 000
hecto h 102 = 100
deca da 101 = 10
deci d 10-1 = 0,1
centi c 10-2 = 0,01
mili m 10-3 = 0,001
micro µ 10-6 = 0,000 001
nano n 10-9 = 0,000 000 001
pico p 10-12 = 0,000 000 000 001
femto f 10-15 = 0,000 000 000 000 001
atto a 10-18 = 0,000 000 000 000 000 001
zepto z 10-21 = 0,000 000 000 000 000 000 001
yocto y 10-24 = 0,000 000 000 000 000 000 000 001
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Características de los instrumentos de medición
Instrumento de medición: Dispositivo destinado a ser utilizado para hacer
mediciones, solo o asociado a uno o varios dispositivos .
Instrumentos de medición registradores
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Características de los instrumentos de medición
Instrumentos de medición Indicadores
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Sistema de medición: Conjunto completo de instrumentos de medición y otros
equipos ensamblados para ejecutar mediciones especificas
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Patrón: medida materializadas, instrumento de medición, material de referencia
o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una
unidad o uno o varios valores de una magnitud para servir de referencia.
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Valor nominal: valor nominal redondeado o aproximado de un
característica de un instrumento de medición que proporciona una
guía de uso.
Ejemplo:
El valor de 100 ohm marcada en una resistencia patrón.
El valor de 100 mm de longitud de un bloque patrón.
El valor de 25 mm de diámetro de un anillo patrón.
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Alcance nominal: Intervalo de la escala obtenida por una posición
dada de los controles de un instrumento de medición.
Es normalmente expresado en términos de sus límites inferior y superior, por ejemplo en la
figura es de 0 mm a 10 mm.
Cuando el límite inferior es cero, el alcance nominal es comúnmente expresado solo por el
límite superior, es decir, 10 mm
0.01 mm
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Intervalo de medición : Módulo de la diferencia entre los dos limites de un
alcance nominal
Ejemplo:Para un alcance nominal de -10 µm a +10 µm el intervalo de un
alcance nominal es de 20 µm
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Resolución : la diferencia mas pequeña entre las indicaciones de un
dispositivo indicador que puede ser distinguido significativamente.
Resolución efectiva: Lo que puede ver el ojo humano.
¿alcance nominal? ¿Intervalo de medición? ¿Valor de una división de la
escala? ¿resolución?
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Resolución : la diferencia mas pequeña entre las indicaciones de un
dispositivo indicador que puede ser distinguido significativamente.
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Resolución : la diferencia mas pequeña entre las indicaciones de un
dispositivo indicador que puede ser distinguido significativamente.
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Resolución : la diferencia mas pequeña entre las indicaciones de un
dispositivo indicador que puede ser distinguido significativamente.
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Estabilidad: Aptitud de un instrumento de medición para mantener
constantemente en tiempo, sus características metrológicas.
Deriva: variación lenta de una característica
metrológica de un instrumento de medición.
repetibilidad
Reproducibilidad
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Histéresis: propiedad de un instrumento donde la
respuesta a una señal de entrada depende de la
secuencia de las señales entrada precedentes.
Lectura del
indicador
Error Inst.
promedio
(mm)
Lectura del
indicador (mm)
(mm) 0 a 10 10 a 0
0.0 0.0000 -0.0003
0.1 -0.0008 -0.00090.2 -0.0012 -0.00090.3 -0.0009 -0.0009
0.4 0.0003 0.0000
0.5 -0.0002 0.0003
0.6 -0.0020 -0.00190.7 -0.0034 -0.00320.8 -0.0037 -0.0045
0.9 -0.0022 -0.0026
1.0 -0.0017 -0.0009
1.1 -0.0015 -0.0011
1.2 -0.0035 -0.0031
1.3 -0.0041 -0.00391.4 -0.0030 -0.0037
1.5 -0.0028 -0.0022
1.6 -0.0040 -0.0036
1.7 -0.0028 -0.0029
1.8 -0.0033 -0.00491.9 -0.0038 -0.0037
2.0 -0.0033 -0.0034
2.5 -0.0058 -0.0049
3.0 -0.0039 -0.0039
3.5 -0.0041 -0.0034
4.0 -0.0038 -0.0031
4.5 -0.0043 -0.0031
5.0 -0.0044 -0.0029
6.0 -0.0036 -0.0027
7.0 -0.0035 -0.0027
8.0 -0.0030 -0.0016
9.0 -0.0041 -0.0031
10.0 -0.0047
-0.0070
-0.0060
-0.0050
-0.0040
-0.0030
-0.0020
-0.0010
0.0000
0.0010
1E
rro
r (m
m)
Longitud
Error Indicado
0 a10
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Rev. 1
Clase de exactitud: clase de instrumento de medición que
satisfacen ciertos requisitos metrológicos destinados a conservar los
errores dentro de los limites especificados
Clasificación Uso
Grado
JIS-ISO-DIN
ReferenciaInvestigación tecnológica y científica.
Calibración de bloques patrón grado 0,1 y 2.K
Calibración
Calibración de instrumentos de medición.
Calibración de bloques patrón (con el grado o se
pueden calibrar bloques grado 1 y 2; con el grado 1 se pueden calibrar bloques grado 2).
0 1
InspecciónInspección de partes, máquinas, montajes.
Calibración de instrumentos de medición1 2
TallerFabricación de dispositivos
Montaje de herramientas de corte.2
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Rev. 145
Errores Máximos Tolerados: limites de los errores tolerados (de un
instrumento de medición), valores extremos de un error, tolerados
por las especificaciones, reglamentos, y otros para un instrumento de
medición dado
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Rev. 1
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Trazabilidad. Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón por la cual
puede ser relacionado a referencias determinadas, generalmente a patrones nacionales o
internacionales por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas,
incertidumbres determinadas.
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Carta de trazabilidad bloques patrón CRODE
Celaya
Carta de trazabilidad calibradores
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Nombre del documento: Carta de trazabilidad bloques patrón
Código: SNEST/CR-UM-PC-PG-01-06
Revisión : 2
Referencia a la Norma: NMX-EC-17025-IMNC-2006, 5.6.2.1.1
Página 1 de 1
JUEGO DE BLOQUES PATRÓN GRADO DE EXACTITUD “K” y
“00” Marca: MITUTOYO Incertidumbre:
Intervalo de longitudes (mm)
Incertidumbre (nm)
0,5 hasta 10 ± 20
10 hasta 25 ± 22
25 hasta 50 ± 29
50 hasta 75 ± 39
75 hasta 100 ± 49
Certificado CENAM No.: CNM-CC-740-017/2011; CNM-CC-740-016/2011; CNM-CC-740-074/2011; CNM-CC-740-018/2011; Fecha de calibración: 2011-02-11; 2011-01-31; 2011-03-03; 2011-01-20. Vigencia 2 años
COMPARADOR ELECTROMECÁNICO DE
BLOQUES PATRÓN Marca: MITUTOYO Modelo: GBCD-100A Serie: 1051705 No. Ident.: CR-UM-LDI-CEB-01 Incertidumbre:
Repetibilidad = 0.000m
Reposicionamiento = 0.000 m
Asimetría = 0.004 m
Linealidad = 0.004 m Certificado CENAM No. CNM-CC-740-008/2011. Fecha de calibración: 2011-02-16 Vigencia 1 año
BLOQUES PATRÓN DEL USUARIO GRADO 0, 1, 2
Incertidumbre K = 2
Intervalo de longitudes
(mm)
Incertidumbre Acero (µm)
Incertidumbre Cerámica
(µm)
Incertidumbre Tungsteno
(µm) 0,5 hasta 10 ± 0,04 ± 0,05 ± 0,06
10 hasta 25 ± 0,04 ± 0,05 ± 0,07
25 hasta 50 ± 0,06 ± 0,07 ± 0,12
50 hasta 75 ± 0,09 ± 0,09 ± 0,18
75 hasta 100 ± 0,11 ± 0,12 ± 0,23
PATRONES NACIONALES DE LONGITUD Y TEMPERATURA
TERMOHIGRÓMETRO Marca: FLUKE. Serie: 1280331 081030708 No. Ident.: CR-UM-LDI-TEH-02 CR-UM-LDI-TER-01 Incertidumbre: ± 0,07°C. Informe No.: TM-0057-2011 Acreditación: T-37 Fecha de calibración: 2011-02-10 Vigencia 1 año.
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Los errores pueden ser despreciables o significativos, dependiendo
entre otras cosas de la aplicación que se le de a la medición.
Error = valor leído – dimensión real
Ejemplo, el diámetro exterior de un perno es de 15 mm, se ha medido 5
veces los resultados se muestra en la tabla.
No. Lecturas Dimensió
n real
Operación Error
1 15.2 15 15.2 - 15 = 0.2
2 14.9 15 14.9 - 15 = -0.1
3 14.8 15 14.8 - 15 = -0.2
4 15.3 15 15.3 - 15 = 0.3
5 15.0 15 15.0 - 15 = 0
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Errores
Acabado superficial
Personal
Lugar. Hora
Complejidad
Condiciones ambientales
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Errores Aleatorios (accidentales o fortuitos). Son aquellos que se
originan por causas verdaderamente accidentales y se presentan
indistintamente con diversas magnitudes.
Errores Aleatorios o Casuales (valor y signo desconocido)
Operador Aparato Medio Ambiente
Agudeza visualJuego Humedad
SaludInercia Variaciones
Serenidad
Defectos de fabricación
(no controlables)Polvo
Aproximaciones Fallas inesperadas
en la operación
Variaciones de
temperatura
(no controlables)
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Errores sistemáticos (regulares o constantes). Obedecen a la
presencia de una causa permanente y adquieren siempre igual valor
cuando se opera en igualdad de circunstancias; pueden por lo tanto
atenuarse o evitarse.
Errores Sistemáticos o Constantes (valor y signo conocido)
AparatoMedio Ambiente
Defecto de
construcción
Variaciones de temperatura
(controlada)
Desajuste de datos
Deformación mecánica
(controlable)
Calibración
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2.2.1 Errores Humanos
Los errores humanos son de gran repercusión en el resultado y tienen
dos causas fundamentales:
Los errores de lectura.- Debido básicamente a la falta de
concentración del operario.
Errores aritméticos.- Que se ocasionan cuando realizamos
operaciones aritméticas para obtener el resultado final, por ejemplo un
calibrador con vernier, micrómetro, etc.
Error por el uso de instrumentos no calibrados.- Instrumentos no
calibrados o cuya fecha de calibración está vencida, así como
instrumentos sospechosos de presentar alguna anormalidad en su
funcionamiento no deben utilizarse para realizar mediciones hasta que
no sean calibrados y utilizados para su uso.
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Error por instrumento inadecuado.- antes de realizar cualquier
medición, es necesario determinar cual es el instrumento o equipo de
medición más adecuado para esa aplicación en particular; además de la
fuerza de medición deben tenerse presente otros factores como:
Calidad de pieza a medir
Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etc.)
Tamaño de la pieza
Exactitud deseada.
Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza
de trabajo, resolución, legibilidad o valor de mínima
división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso
ideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. Si no es así la
tolerancia se combina con el error de medición y por lo
tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como
defectuoso y viceversa
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Error por método de sujeción del instrumento.- El método de
sujeción del instrumento puede ser causa de error como lo muestra la
figura 4, donde un indicador de carátula está sujeto a una distancia muy
grande del soporte y al hacer la medición la fuerza ejercida provoca una
desviación del brazo.
La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo no del soporte
y para minimizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo más
cerca posible al eje del soporte.
Soporte
Brazo
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Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones.- La
fuerza ejercida al efectuar una medición puede provocar
deformaciones en la pieza a medir, en el instrumento o en
ambos.
Por lo que se recomienda tener presente este concepto
para hacer una buena elección del instrumento de
medición cundo se va a realizar una medición.
Por ejemplo, en vez de utilizar un micrómetro con
trinquete o tambor de fricción puede requerirse una de
baja fuerza de medición.
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Error de coseno. Este error lo provoca la colocación incorrecta de las
caras de medición del instrumento con respecto a la pieza a medir. En
general, casi todos los errores de posicionamiento se reducen a la
colocación de la escala de medición inclinada respecto a la dirección
real de la pieza, por lo que son función del coseno del ángulo de
inclinación y se le conoce como errores de coseno.
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Error de paralaje. En los instrumentos analógicos los datos de una
escala graduada, la evaluación del valor depende de la apreciación,
interpolación, coincidencia, etcétera del metrólogo. Si además las dos
escalas o elementos que componen el sistema de medición están
situadas en diferentes planos, aparece el error de paralaje, es decir
cuando la visión del metrólogo no es perpendicular a estos planos.
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Para disminuir el error de paralaje en los instrumentos de carátula de
alta exactitud, se suele colocar un espejo en el plano de la escala fija, y
al hacer la lectura se debe tener la precaución de que coincida la aguja
móvil con su imagen sobre el espejo.
Como el error aumenta proporcionalmente con la separación de las
escalas o aguja indicadora y escala, otra forma de reducir este error es
disminuyendo lo más posible dicha distancia.
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Error de ABBE. Gran parte de la inexactitud de un instrumento de medición de
metrología dimensional puede evitarse manteniendo en mente la ley de ABBE: “LA
MÁXIMA EXACTITUD DE MEDICIÓN ES OBTENIDA SI EL EJE DE MEDICIÓN ES EL
MISMO QUE EL EJE DE LA ESCALA”.
E=A(Huelgo/W)
Donde:
A = altura de las mordazas (se obtiene de normatividad).
W = Tamaño del cursor (se obtiene normatividad).
Huelgo = se obtiene de la norma
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Temperatura.- En mayor o menor grado, todos lo materiales que
componen tanto las piezas por medir como los instrumentos de
medición, están sujetos a variaciones longitudinales debidas a cambios
de temperatura.
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Humedad.- Debido a los óxidos que se pueden formar por humedad excesiva en las caras de
medición del instrumento o en otras partes o a las expansiones por absorción de humedad de
algunos materiales, etcétera, se establece como norma una humedad relativa de 50% ±10%
Polvo.- Los errores debidos a polvo o mugre se observan con mayor frecuencia de lo esperado,
algunas veces alcanza el orden de 3 micrómetros. Para obtener medidas exactas se recomienda
usar filtros para aire que limite la cantidad y el tamaño de las partículas de polvo ambiental.
Lo + ΔL = L0 + (LαΔT)
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Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos
de fabricación (dado que es imposible construir patrones perfectos), estos
pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas,
falta de paralelismo, etcétera.
El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en
normas o información técnica de fabricantes de instrumentos y puede
determinarse mediante calibración. La calibración es la comparación de las
lecturas proporcionadas por un instrumento o equipo de medición contra un
patrón de mayor exactitud conocida.
Debe contarse con un sistema de control que establezca, entre otros
aspectos, periodos de calibración, criterio de aceptación y responsabilidades
para la calibración de cualquier instrumento y equipo de medición.
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La exactitud del instrumento depende en gran parte de la
rectitud de la escala principal y de la uniformidad de la
alineación del cursor
La escala vernier es una escala móvil que disminuye la mínima
división de la escala principal. Su principio de funcionamiento
consiste en la coincidencia de los trazos correspondientes de
las dos escalas.
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Los calibradores vernier se clasifican en dos clases los de tipo “M” y los
de tipo “CM”
Los de tipo “M” son los más usados ya que generalmente son de
intervalo de medición de 150 mm, 200 mm, y 300 mm.
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Los de tipo “MC” están diseñados en forma tal que las puntas de
medición de exteriores pueden utilizarse en la medición de interiores.
Generalmente cuentan con un dispositivo de ajuste fino del curso. A
diferencia del calibrador tipo M las puntas no están achaflanadas, por lo
que tiene una mayor resistencia la desgaste y a daños.
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Medición de exteriores con calibrador vernier.
Mantenga firme sobre la mano el calibrador vernier mientras que con la
otra sujete el mensurando.
Mantenga el mensurando lo más cerca posible de la superficie de
referencia o escala principal del calibrador vernier.
Asegúrese de que las caras de medición de exteriores haga contacto
adecuado con el mensurando.
Anote los valores obtenidos y repita la operación por lo menos tres
veces.
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Medición de interiores con el calibrador vernier.
Tome la medida cuando las puntas estén lo más adentro posible de
agujero o de la ranura que quiera medir.
Cuando realice la medición de un diámetro interior tome el valor cuando
esté en su máximo.
Cuando esté midiendo el ancho de una ranura tome la lectura cuando el
valor indicado sea el mínimo.
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Medición de profundidades.
Sujete firmemente el calibrador vernier
Tome la lectura cuando la cara inferior del cuerpo principal esté en
contacto uniforme con el mensurando y/o la superficie de referencia.
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Medición de peldaño.
Tome la medida cuando el peldaño este en contacto adecuado con la
pieza por medir.
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Almacenamiento
El lugar no debe estar expuesto al polvo, alta humedad o fluctuaciones extremas de
temperatura.
Cuando almacene calibradores de gran tamaño que no sean utilizados con
frecuencia, aplique líquido antioxidante al curso y caras de medición; procure dejar
éstas algo separadas.
Al menos una vez al mes verifique el movimiento del cursor.
Evite la entrada vapores de productos químicos.
Coloque los calibradores de modo que el brazo principal no se flexione y el vernier
no resulte dañado.
Mantenga un registro de los calibradores que salgan del almacén hacia el área
productiva.
Designe a un apersona encargada de los calibradores.
Inspección periódica
Debe realizarse una inspección de una a dos veces por año esto dependerá la
frecuencia de uso.
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Cuidados al medir con calibrador vernier:
No lo utilice para marcar o hacer ralladuras
Limpie la escala completa antes de utilizarlo, así como las caras de
medición
Coloque la pieza a medir lo más cerca posible a la superficie de
referencia.
Al medir diámetros internos, lea en la escala el valor máximo.
No aplique demasiada fuerza al medir, simplemente debe hacer
contacto con las caras.
Después de utilizarlo, limpie y lubrique las guías del instrumento.
Considere al medir la transparencia térmica de las manos del usuario al
calibrador vernier
Revise que el cursor se mueva suavemente, no debe sentirse flojo o
con juego o con juego.
Después de usarlo, limpie las manchas y huellas digitales del calibrador
con un trapo suave y seco.
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Errores de medición con calibradores
1. Errores inherentes a la construcción con calibradores
Error de ABBE
Desgaste de las puntas de medición
Errores en las mediciones de diámetros interiores.
2. Lectura del vernier y paralaje
Error de graduación 8un componente del error instrumental
Habilidad del ojo para reconocer el alineamiento de dos
graduaciones.
Error de paralaje
3. Error por expansión térmica.
4. Fuerza de medición.
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El micrómetro es un instrumento que se utiliza con mucha frecuencia en la industria
metalmecánica, es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando éste
es movido mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del
tambor en el movimiento lineal del husillo. El desplazamiento de éste lo amplifica la
rotación del tornillo y el diámetro del tambor. Las graduaciones alrededor de la
circunferencia del tambor permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo
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Recomendaciones para el uso de micrómetro:
1. Seleccione el micrómetro que mejor se acerque a la aplicación, intervalo y
exactitud requerida.
2. No gire el micrómetro violentamente, no lo deje caer y evite golpes fuertes
3. Limpie el husillo y las caras de medición, use papel o tela libre de pelusas.
4. Cuando monte el micrómetro sobre un soporte, asegúrese de que el cuerpo del
micrómetro este sujeto al centro y que la sujeción no haya sido muy fuerte.
5. Permita la estabilización térmica del instrumento y del mensurando ya que un
cambio de 10 ºC en una longitud de 100 mm de acero, la pieza cambiara su
longitud en 0,012 mm.
6. Limpie las puntas con un pedacito de papel
7. Utilice el trinquete para no forzar el tornillo
8. Limpie las caras de medición después de ser usado
9. Lubrique las caras con aceite limpio, no las deje completamente cerradas deje un
espació entre las caras para evitar oxidación.
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Los indicadores de cuadrante (también llamados
comparadores de carátula o palpadores), son instrumentos
ampliamente utilizados en la industria para realizar mediciones
dimensionales. Su principio de funcionamiento es mecánico ya que,
un pequeño desplazamiento del husillo (palpador) es amplificado
mediante un tren de engranes para mover en forma angular una
aguja indicadora sobre la carátula del dispositivo.
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El error que generalmente se comete es el de coseno o
posicionamiento, con respecto al movimiento del vástago ya que si
es montado con un ligero ángulo de inclinación entonces estará
midiendo el desplazamiento en diagonal y no en forma vertical.
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Cuidados generales
1. No aplique fuerza excesiva al indicador de carátula
2. No deje caer ni golpear el indicador
3. Use la punta de mayor contacto que mejor sirva o se ajuste a su
aplicación.
4. Reemplace las puntas de contacto gastadas
5. Elimine cualquier clase de polvo o suciedad antes de usar el
indicador
6. Use la palanca del indicador para levantar el husillo
7. Cuando monte el indicador en un soporte o dispositivo, sujete el
vástago tan cerca de la carátula como sea posible.
8. Tratar de que el ángulo de inclinación se mínimo
9. Use un soporte rígido para montar el indicador y ajústelo de tal
forma que el centro de gravedad quede en la base
10. Coloque el indicador de modo que la distancia entre éste y la
columna sea mínima
11. Use un contrapeso si es necesario para que el centro de gravedad
quede en la base
12. Después de usarlo, elimine el polvo y las huellas digitales del
indicador con un trapo suave y seco.
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Definición: medida materializada de sección rectangular hecha de
material resistente al desgaste, con un par de superficies de
medición planas y paralelas entre si, las cuales pueden ser
adheridas a la superficie de medición de otros bloques patrón (bp)
para hacer ensambles compuestos o a una superficie de platinas
auxiliares de acabado similar para mediciones de longitud.
Clasificación Uso
Grado
JIS-ISO-DIN
ReferenciaInvestigación tecnológica y científica.
Calibración de bloques patrón grado 0,1 y 2K
Calibración
Calibración de instrumentos de medición
Calibración de bloques patrón (con el grado o se
pueden calibrar bloques grado 1 y 2; con el grado 1 se pueden calibrar bloques grado 2).
0 1
InspecciónInspección de partes, máquinas, montajes.
Calibración de instrumentos de medición1 2
TallerFabricación de dispositivos
Montaje de herramientas de corte.2
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Tolerancia de planitud
La planitud de las caras de medición de los bloques patrón puede
determinarse mediante interferometría, pero un método practico es
utilizar planos ópticos.
Después de limpiar la superficie por inspeccionar, el plano óptico se
coloca sobre la cara de medición y se ejerce una pequeña presión
en uno de sus extremos para que quede ligeramente inclinado y
entonces aparecerán franjas de interferencia.
La curvatura de las franjas se utiliza para determinar el valor de
planitud de la superficie inspeccionada.
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La planitud esta dada por la siguiente formula:
P = lb/2a
En donde l = longitud de onda de la luz utilizada.
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Procedimiento de adherencia
Existen diferentes maneras de obtener un tamaño específico adhiriendo varios
bloques patrón. Los siguientes puntos deben tenerse presente cuando se adhieran
bloques patrón.
1. Utilice el mínimo número de bloques patrón para formar la medida deseada.
2. Asegúrese de que no haya raspaduras, rebabas y óxido sobre las caras de
medición y que esto dificulta la adherencia, dichas caras deben de verificarse con
un plano óptico.
3. Con la combinación de un juego de bp de 112 piezas se puede n lograr longitudes
entre 2 mm y 202 mm con paso de 0.001 mm.
4. Para apilar bloques debemos de comenzar por eliminar los dígitos de derecha a
izquierda
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Ejemplo: obtener una longitud de 23.867
mm
Primero eliminamos el 0.007, lo cual lo logramos con un bloque
de 1,007 y se lo restamos al valor que requerimos.
23,867
-1,007
=22,86
Ahora eliminamos el 0,06. En este paso debemos de buscar
que el resultado sea múltiplo de 5 ya que la serie que nos
ayuda a eliminar las décimas de milímetro viene con este paso,
el bloque seleccionado es 1.36
22,86
-1.36
=21.5
Faltando solo un valor de 21.5 mm 21.5
-21,5
=0,0
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RESPONDE TU EXAMEN DE EVALUACION.
POR FAVOR CONTESTA LA ENCUESTA DE EVALUACION DEL SERVICIO DE
CAPACITACION TECNICA QUE ACABAS DE RECIBIR POR PARTE DEL
INSTRUCTOR DEL CRODE CELAYA.
SI TIENES ALGUNA QUEJA O SUGERENCIA POR FAVOR DECLARALA EN EL
FORMATO CORRESPONDIENTE QUE TE FUE PROPORCIONADO.
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Gracias
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Contenido de los certificados
El contenido de los certificados de calibración está prescrito en la cláusula
5.10 de la norma NMX-17025-IMNC, que, en términos generales, incluye:
a. la identificación del instrumento bajo calibración,
b. la identificación del poseedor del instrumento,
c. los resultados de la calibración, compuestos esencialmente por: los
errores de medición de las lecturas del instrumento respecto a los valores
indicados del patrón, y la incertidumbre de tales errores (la información
sobre los errores y sus incertidumbres puede presentarse en forma de
tablas, gráficas o ecuaciones);
d. las condiciones relevantes observadas durante la calibración, el método
de calibración, en ocasiones el origen de la trazabilidad;
e. información que avala su validez, limitaciones y advertencias.
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Aun cuando un certificado de calibración no incluye
obligatoriamente la verificación del cumplimiento con un
requisito, frecuentemente los emisores incluyen resultados de
verificación con respecto a normas, reglamentos o
especificaciones.
Debe notarse que tales requisitos pueden ser establecidos por
el propio usuario del instrumento y por lo tanto el laboratorio
de calibración no dispone generalmente de tal información.
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Beneficios para el usuario
a. Correcciones
El principal beneficio para un usuario, es usar la información sobre
el error (o corrección) de medición de las lecturas del instrumento
en relación al patrón para corregirlas, y asegurar su trazabilidad
con una incertidumbre apropiada. Si esta información no se
aprovecha, obviamente el costo de la calibración se convierte en
un dispendio.
Cuando no es práctico corregir cada lectura con los resultados de
la calibración, debe aumentarse la incertidumbre de las
mediciones correspondientemente.
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b. Incertidumbre
El resultado de una medición es incompleto sin la expresión de
su incertidumbre.
El usuario debe estimar la incertidumbre de su medición
considerando las contribuciones pertinentes, en las cuales debe
incluir necesariamente la proveniente de la calibración, tomada
del certificado, y combinarlas apropiadamente
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c. Evidencia de calibración
El certificado de calibración constituye una evidencia que demuestra que el
instrumento ha sido calibrado, útil en aquellos esquemas, como ISO 9000, en los
que la calibración de los instrumentos de medición es un requisito.
Desafortunadamente, éste es el único uso que frecuentemente se da a los
certificados de calibración y se ignoran los demás, siendo por lo tanto muy alta la
relación costo / beneficio para el usuario.
d. Evidencia de trazabilidad
Un certificado de calibración también constituye una evidencia de la trazabilidad
de los resultados de calibración, trazabilidad que se trasladaría a las mediciones
del usuario si se le asocia la respectiva incertidumbre. Esta evidencia
usualmente está soportada en la declaración del laboratorio de calibración.
Cuando el laboratorio está acreditado, el soporte de dicha declaración se amplía
al respaldo del sistema de acreditación.
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Precauciones al usar un certificado de calibración
Un certificado de calibración comunica los resultados de la calibración
obtenidos bajo las condiciones en el laboratorio de calibración y mediante
los procedimientos del mismo.
Por tanto, estrictamente los resultados sólo son válidos bajo estas
circunstancias.
Sin embargo, para fines prácticos se considera que los resultados siguen
siendo válidos por un lapso que depende de las características del
instrumento y el uso que se le da, por lo que en el certificado no se
encontrará la vigencia de la validez de los resultados.
Por otro lado, si las condiciones de uso son diferentes a las del laboratorio,
como ocurre frecuentemente, el usuario debe considerar las correcciones
pertinentes a las lecturas.
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Incertidumbre de la medición
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En ninguna medición se puede obtener el valor real del
mensurando, siempre existe un límite de conocimiento de
ese valor, sabemos que existe, sabemos que estamos
cerca de él, pero no podemos acotar los límites de nuestro
conocimiento de ese valor
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Parámetros que influyen en la estimación de incertidumbre
INCERTIDUMBRE
EQUIPO MÉTODO
AMBIENTE PERSONAL
Condiciones de
operación
Patrón
Calibración
Equipos auxiliares Cálculos
Mensurando
Robustez
Complejidad
Humedad
Interferencias
EM
Temperatura
Vibraciones
Capacitación
Actitud
Aptitud
Vista
Oído
Pulso
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Rev. 1
Transferible
Internamente consistente
Guía para estimar incertidumbre
NM
X-C
H-1
40-I
MN
C-2
002
“Gu
ía p
ara
la
exp
resió
n d
e in
ce
rtid
um
bre
en
la
s m
ed
icio
ne
s”.
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Incertidumbre es un parámetro asociado con el resultado de una
medición, que caracteriza la dispersión de los valores que pueden ser
razonablemente atribuidos al mensurando.
LSE
LIE
± Incertidumbre
LSE
LIE
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Incertidumbre es la estimación que caracteriza el intervalo de valores
dentro de los cuales se puede encontrar el valor verdadero de la
magnitud medida.
Este concepto es valido siempre y cuando el proceso de medición este
normalizado.
k 1 2 3
Nivel de
confianza
68,3% 95,4% 99,7%
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Incertidumbre estándar (u): Incertidumbre del resultado de una
medición expresada como una desviación normal (± σ).
DEFINICIONES
Método de evaluación de incertidumbre tipo A: Método para evaluar
la incertidumbre mediante el análisis estadístico de una serie de
observaciones.
Método de evaluación de incertidumbre tipo B: Método para evaluar
la incertidumbre por otro medio que no sea el análisis estadístico de
una serie de observaciones.
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Incertidumbre estándar combinada (uc): La incertidumbre estándar
combinada del resultado de una medición cuando el resultado se obtiene a
partir de los valores de algunas otras magnitudes, igual a la raíz cuadrada
positiva de una suma de términos, siendo estos términos las varianzas y
covarianzas de estas otras magnitudes ponderadas de acuerdo a cómo el
resultado de la medición varía con respecto a los cambios de estas
magnitudes.
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Incertidumbre expandida (U): Cantidad que define un intervalo
alrededor de una medición dentro del cual puede esperarse que se
encuentre una fracción grande de la distribución de valores que
razonablemente pudieran ser atribuidos al mensurando.
A la incertidumbre expandida se le denomina incertidumbre total.
Factor de cobertura: Factor numérico usado como multiplicador de la
incertidumbre normal combinada con el propósito de obtener una
incertidumbre expandida.
El factor de cobertura, K, tiene valores que se encuentran comúnmente
en el intervalo de 2 a 3.
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1. Conozca y defina el mensurando y su proceso de
medición.
PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA
INCERTIDUMBRE
Mensurando:
Densidad del agua libre de aire
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2. Formulación del modelo matemático.
AmA
AAA c
ata
atata
).(
).()(1.
43
22
15
PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA
INCERTIDUMBRE
* Tomado de la NMX-049-CH-IMNC-2006
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2. Formulación del modelo matemático.
Variables
A Densidad del agua libre de aire kg/m3
tA Temperatura del agua ºC
tA 20.7 ºC
a1 -3.983035 ºC
a2 301.797 ºC
a3 522528.9 ºC2
a4 69.34881 ºC
a5 999.97495 kg/m3
CmACorrección por el modelo matemático para el calculo de la densidad del agua.
El valor estimado de esta variable aleatoria es cero, no así su incertidumbre.
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2. Formulación del modelo matemático.
AmA
AAA c
ata
atata
).(
).()(1.
43
22
15
PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA
INCERTIDUMBRE
3g0.998 cmA
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3. Establezca la expresión para el cálculo de la incertidumbre combinada
del mensurando uc(y), con base a la relación matemática y la ley de
propagación de los errores.
22
AmA
A
A CAm
At
t
A uC
uu
Am
A
AAA c
ata
atata
).(
).()(1.
43
2
2
15
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4. Para cada variable calcule el coeficiente de sensibilidad.
AmA
AAA c
ata
atata
).(
).()(1.
43
22
15
22
AmA
A
A CAm
At
t
A uC
uu
2
43
221
43
21
43
215 2
ata
atat
ata
at
ata
atata
tA
AA
A
A
A
AA
A
A
Cºg/cm 0.00021340 - 3
A
A
t
1
Am
A
C
Los coeficientes de sensibilidad se utilizan para hacer la ponderación
de cada una de las fuentes de incertidumbre que afectan en la
medición.
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5. Calcule la incertidumbre u(xi) asociada a cada variable que se
representa como una desviación normal.
AmA
AAA c
ata
atata
).(
).()(1.
43
22
15
tA
Resolución del termómetro
Estabilidad de temperatura
Incertidumbre por calibración
del termómetro
12
bau
ix
12
bau
ix
Certificado
K
Uu
ix
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6. Calcule la incertidumbre
combinada sustituyendo en la ecuación del paso
4 los valores de los coeficientes de sensibilidad y
las incertidumbres individuales estimadas.
22
AmA
A
A CAm
At
t
A uC
uuc
CkdeValor
ncalibracióValoru ncalibració 005.0
2
01.0
Cresolución
uresolución 0028.012
01.0
12
Cdestabilida
u destabilida 086.012
3.0
12
Parámetros de la temperatura del agua
Informe de Calibración 0.01ºC
Resolución 0.01ºC
Estabilidad 0.3ºC
Cuuuu destabilidaresoluciónncalibracióaguadelatemperatur 087.0)(222
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6. Calcule la incertidumbre combinada sustituyendo en la ecuación del paso 4 los valores
de los coeficientes de sensibilidad y las incertidumbres individuales estimadas.
22
AmA
A
A CAm
At
t
A uC
uuc
CmA = Tanaka = 0.00000083 g/cm3
37
/ 000000415.02
10 3.8
2
cmg
XTanakavaloru ACm
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6. Calcule la incertidumbre combinada sustituyendo en la ecuación del paso 4 los valores
de los coeficientes de sensibilidad y las incertidumbres individuales estimadas.
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AmA
A
A CAm
At
t
AC u
Cuu
22000000415.01087.00002134.0
ACu
351085.1 cmxuAC
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7. Calcule los grados de libertad efectivos del modelo utilizando la siguiente
expresión.
4
1
4
n
i xi
xiy
yc
v
u
uv
. var iablecadadebreIncertidumu xiy
. combinadabreincertidumu AC
. var iablecadadelibertaddegradosv
22
1
dv
. exp decimelformaenresadabreincertidumladetienesequedudad
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