REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPER IMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE SUCRE VICE-RECTORADO LUIS CABALLERO MEJAS

NC LEO GUARENAS ING. MECATRNICA LAB.INSTRUMENTACIN Y MEDIC IONES

INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL (EMP, INCERTIDUMBRE Y CALIBRACIN) UNEXPO - GUARENAS

Autor:

Jess Vivas

Expediente: N 2008200243 Cdula: Profesor: Periodo : 18.039.235 Jos Luis Garca 2011 II

INTRODUCCIN

La Instrumentacin y Control, como especialidad de Ingeniera, es aquella que es responsable de definir el nivel de automatizacin de cualquier planta de proceso e instalacin industrial, la instrumentacin de campo y el sistema de control para un buen funcionamiento del proceso.

Los procesos industriales exigen el control de la fabricacin de los diversos productos obtenidos. Los mismos son muy variados y abarcan derivados del petrleo, agua, vapor, gases, cidos, pasta para producir papel, etc. teniendo todos ellos la necesidad de ser medidos y controlados, as como se deben mantener unas constantes dentro de unos mrgenes establecidos.

En los inicios de la industria, todas las operaciones mencionadas en el prrafo anterior se llevaban de una manera manual utilizando instrumentos sencillos como el manmetro, termmetros, columnas manomtricas, vlvulas manuales, etc., los cuales necesitan de un mantenimiento y calibracin.

Es por ello que en el presente informe se definirn una serie de conceptos bsicos relacionados a las mediciones en la instrumentacin industrial as como tambin trminos referentes al mantenimiento y calibracin de equipos, partiendo de normas tanto internacionales, como nacionales.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL.

Comprender los trminos bsicos de los principales parmetros de medicin, as como tambin aspectos referentes al mantenimiento y calibracin de equipos en el rea de la instrumentacin y el control de procesos industriales.

OBJETIVOS ESPECFICOS.

Analizar los trminos bsicos que definen las caractersticas propias de una medida.

Describir los aspectos necesarios para la calibracin de instrumentos.

JUSTIFICACIN

El desarrollo del presente informe se justifica en la adquisicin de conocimientos, habilidades y destrezas que permitan manipular procesos industriales haciendo hincapi en la parte ms baja de la pirmide de la automatizacin, es decir la instrumentacin.

ALCANCE

El alcance de esta investigacin se centra en conocer, definir y comprender los diversos trminos que definen la medida y calibracin de equipos en el rea de la instrumentacin industrial.

METROLOGA

El Servicio Autnomo Nacional de Normalizacin, Calidad, Metrologa y Reglamentos Tcnicos (SENCAMER) a travs de su Direccin de Metrologa y lo dispuesto en el Decreto con rango Valor y Fuerza de Ley de Reforma Parcial de la Ley de Metrologa vigente, en su artculo 5, numeral 19, definen como Metrologa: la ciencia de la medida que comprende todos los aspectos tantos tericos como prcticos, que se refieren a las mediciones, cualesquiera que sean sus incertidumbres, y en cualquiera de los campos de la ciencia y de la tecnologa en que tenga lugar. La Metrologa tambin puede definirse como la ciencia que tiene por objeto el estudio de las propiedades medibles, las escalas de medida, los sistemas de unidades, los mtodos y tcnicas de medicin, as como la evolucin de lo anterior, la valoracin de la calidad de las mediciones y su mejora constante, facilitando el progreso cientfico, el desarrollo tecnolgico, el bienestar social y la calidad de vida. La metrologa comprende tres actividades principales: La definicin de las unidades de medida internacionalmente aceptadas. La realizacin de las unidades de medida por mtodos cientficos. El establecimiento de las cadenas de trazabilidad, determinando y documentando el valor y exactitud de una medicin y diseminando dicho conocimiento. TIPOS DE METROLOGA O CARACTERIZACIN DE LA METROLOGA

La metrologa tiene diversos campos de aplicacin que suelen distinguirse como: metrologa legal, metrologa industrial y metrologa cientfica, los cuales constituyen divisiones aceptadas en el mundo a lo largo de la historia, encargadas en abarcar aspectos legales, tcnicos y prcticos de las mediciones.

ERROR MXIMO PERMISIBLE EN UNA MEDICIN El EMP es una caracterstica metrolgica del instrumento de medicin que define los valores extremos permisibles del error y es establecido por las especificaciones del fabricante del instrumento de medicin, normas tcnicas o regulaciones legales. INCERTIDUMBRE DE LA MEDICIN Es un parmetro asociado a los resultados de una medicin que caracteriza la dispersin de los valores que podran ser atribuidos razonablemente al mensurando (magnitud particular) o magnitud sujeta a una medicin. La incertidumbre est presente en todos los aspectos de la metrologa. Al medir temperatura con un termmetro, al medir longitud con una regla, o al pesar una carga en una balanza. Esto, por las circunstancias o condiciones que rodean a la medicin. As, vemos que uno de los componentes de la incertidumbre viene dado por la graduacin o resolucin del instrumento, exactitud de los sensores, el uso correcto del aparato en condiciones favorables, etc. En trminos tcnicos la incertidumbre es el intervalo o rango de los valores posibles de una medida. Incluye tanto los errores sistemticos como aleatorios.

De acuerdo a la Norma ISO 14253, son de aplicacin las definiciones dadas por COVENIN-ISO 3534-2, COVENIN-ISO 8402, COVENIN 2552 Y COVENIN 3631, adems de las que figuran a continuacin, referente a la especificacin geomtrica de productos e inspeccin mediante medicin de piezas y equipos de medicin: Tolerancia (T): Diferencia entre los lmites de tolerancia superior e inferior, es una cantidad sin signo, puede ser de dos limites o de un solo limite [COVENIN-ISO 3534-2:1993, 1.4.4] Zona de tolerancia, Intervalo de tolerancia: Zona dentro de la que varan los valores de la caracterstica, y que incluye los limites de tolerancia [COVENIN-ISO 3534-2:1995, 1.4.5] Limites de tolerancia, valores lmite: valores especficos de la caracterstica, que constituyen los lmites superior e inferior de los valores permitidos. [COVENIN-ISO 3534-2:1995,1.4.3]

Errores mximos permitidos (de un equipo de medicin): EMP, valores extremos de un error permitido por las especificaciones, reglamentos, etc... para un equipo de medicin dado.[COVENIN 2552:1999,5.21]

Incertidumbre de la medicin: Parmetro asociado al resultado de una medicin, que caracteriza la dispersin de valores que podran ser razonablemente atribuidos al mensurado. La incertidumbre de la medicin, comprende en general varias componentes. Algunas pueden evaluarse a partir de la distribucin estadstica de los resultados de una serie de mediciones, caracterizndose mediante desviaciones tpicas experimentales. Otras tambin caracterizadas mediante desviaciones tpicas, se evalan a partir de distribuciones de probabilidad a priori basada en la experiencia o en otras informaciones. [COVENIN 2552,3.9 y COVENIN 3631,B.2.18].

Incertidumbre tpica u (de una medicin): Incertidumbre del resultado de una medicin, expresada como una desviacin tpica. [COVENIN 3631,2.3.1].

Incertidumbre expandida U (de una medicin): valor que define un intervalo en torno al resultado de una medicin, dentro del cual puede esperarse encontrar una fraccin importante de la distribucin de valores que podrn ser razonablemente atribuidos al mensurado. [COVENIN 3631,2.3.5].

Factor de cobertura k: factor numrico utilizado como multiplicador de la incertidumbre tpica combinada para obtener una incertidumbre expandida. Este valor se encuentra comprendido entre 2 y 3. [COVENIN 3631,2.3.6].

CALIBRACIN DE EQUIPOS El Servicio Autnomo Nacional de Normalizacin, Calidad, Metrologa y Reglamentos Tcnicos (SENCAMER), describe la calibracin como un conjunto de operaciones que establece, bajo condiciones especficas, la relacin entre los valores indicados por un instrumento de medicin, sistema de medicin, valores representados por una medida materializada o un material de referencia y los valores correspondientes a las magnitudes establecidas por los patrones. Algunos, indebidamente, le llaman calibracin a un proceso de comprobacin o verificacin que permite asegurar que entre los valores indicados por un aparato o un sistema de medicin y los valores conocidos correspondientes a una magnitud medida, los desvos sean inferiores a los errores mximos tolerados. Por otra parte, los metrlogos suelen tomar en consideracin las principales causas de error en las mediciones, causas que pueden ser o no conocidas y controlables y que pueden deberse a factores del medio ambiente en el que se llevan a cabo las mediciones, a defectos de construccin o de calibracin de los aparatos

empleados, a fallas del operador o a la propia interpretacin de los datos, o a factores aleatorios. IMPORTANCIA DE LA CALIBRACIN DE LOS EQUIPOS DE MEDICIN El comportamiento de los equipos de medicin y ensayos pueden cambiar con pasar del tiempo gracias a la influencia ambiental, es decir, el desgaste natural, la sobrecarga o por un uso inapropiado. La exactitud de la medida dada por un equipo necesita ser comprobado de vez en cuando. Para poder realizar esto, el valor de una cantidad medida por el equipo se comparar con el valor de la misma cantidad proporcionada por un patrn de medida. Este procedimiento se reconoce como calibracin. Por ejemplo un tornillo micromtrico puede calibrarse por un conjunto de bloques calibradores estndar, y para calibrar un instrumento de peso se utiliza un conjunto de pesos estndar. La comparacin con patrones revela si la exactitud del equipo de medida est dentro de las tolerancias especificadas por el fabricante o dentro de los mrgenes de error prescrito. Especialistas en el rea recomienda realizar una recalibracin a los equipos despus de una sobre carga, bien sea mecnica o elctrica, o despus de que el equipo haya sufrido un golpe, vibracin o alguna manipulacin incorrecta. La decisin sobre la calibracin interna debe sustentarse en un estudio de factibilidad. En caso que sea factible, se debe organizar la funcin metrolgica para dar respuesta a las necesidades de calibracin.

En algunos casos es recomendable que la organizacin cuente con su propio laboratorio de calibracin, el cual debe tomar como referencia para su organizacin los requisitos dados en la norma [COVENIN 2534]. A dems la informacin puede ser encontrada generalmente en otras normas tcnicas nacionales, regionales o internacionales o en la propia documentacin tcnica del fabricante del instrumento.

TIEMPO ESTIMADO PARA CALIBRAR UN EQUIPO

La periodicidad con que las empresas calibran su instrumento es una balanza entre riesgo y coste. Cuanto ms corto el periodo entre calibraciones, menor riesgo de que sus medidas sean cuestionables. Por ello, se recomienda calibrar los instrumentos de medicin una vez cada ao, o por lo general cada 6 meses. Los equipos que se utilizan a diario deberan tener un ciclo de calibraciones ms corto que, por ejemplo, los que se usan una vez al mes. De cualquier modo, para establecer un periodo adecuado entre calibraciones, se debe considerar: Coste: Coste de mediciones necesarias para la correccin, cuando se descubre que el instrumento no ha estado midiendo bien durante un largo periodo de tiempo. Instrumento: La incertidumbre requerida en mediciones. El alcance y la intensidad de uso. Tendencia de los datos, obtenida de calibraciones previas y tendencia al desgaste y la deriva. Condiciones medioambientales, de transporte y manejo: Condiciones climticas, vibraciones, radiaciones ionizantes, etc. Acuerdos de transporte. Formacin al personal en el manejo de los equipos.

CALIBRACIN DE EQUIPOS DE MEDIDA SEGN ISO 9000 De acuerdo con el nmero de junio de 1992 de Quality System Update, las cinco razones principales que suelen producir problemas en las empresas que desean implantar la ISO 9000 son: Control de la documentacin. Calibracin. Seguimiento de los equipos de medida. Registros de formacin del personal. Planificacin de contactos con los proveedores.

A continuacin se resumen los principales requisitos de calibracin y medida contenidos en el documento ISO 10012-1:

1) La compaa debe disponer de equipos de medida para cuantificar todos los parmetros relacionados con la calidad, y estos equipos deben tener las caractersticas metrolgicas adecuadas. 2) Debe estar documentada la lista de todos los instrumentos utilizados para cuantificar los parmetros relacionados con la calidad. 3) Se debe implantar y mantener un sistema para el control y la calibracin de los equipos de medida. 4) Todos los equipos utilizados para realizar medidas de la calidad, y todos los equipos utilizados para calibrar, se deben manipular con cuidado y deben ser usados de tal forma que su exactitud y ajuste quede a salvo. 5) Todas las medidas, tanto para calibrar equipos como para la verificacin del producto, deben realizarse teniendo en cuenta todos los errores e incertidumbres significativos identificados en el proceso de medida. 6) El cliente debe tener acceso a pruebas objetivas de que el sistema de medida es efectivo. 7) La calibracin se debe realizar con equipos con trazabilidad a patrones nacionales.

8) Todas las personas que desarrollan funciones de calibracin deben estar debidamente formadas. 9) Los procedimientos de calibracin deben estar documentados. 10) El sistema de calibracin debe ser revisado peridica y sistemticamente para asegurar que contina siendo efectivo. 11) Se debe mantener una ficha o registro de calibracin para cada equipo de medida por separado. Cada ficha debe demostrar que el instrumento es capaz de realizar medidas dentro de los lmites designados. Estas fichas deben contener, al menos, esta informacin: Una descripcin del instrumento y una identificacin nica. La fecha de calibracin. Los resultados de la calibracin. El intervalo de calibracin, adems de la fecha de la prxima calibracin.

12) Dependiendo del tipo de instrumento a calibrar, tambin se debe incluir parte o toda la informacin que se relaciona a continuacin: El procedimiento de calibracin. Los lmites de error permisibles. Informe de todos los efectos acumulativos de incertidumbre en los datos de calibracin. Las condiciones medioambientales requeridas para la calibracin. La fuente que certifica la trazabilidad empleada. Los detalles de cualquier reparacin o modificacin que pudiera afectar el estado de la calibracin. Cualquier limitacin de uso del instrumento.

13) Cada instrumento debe estar etiquetado, de manera que se muestre el estado de calibracin y cualquier limitacin de uso (nicamente donde es posible).

14) Cualquier instrumento que haya fallado, que sea sospecho o se sepa que se encuentra fuera de calibracin, debe ser retirado del uso y etiquetado visiblemente para prevenir posibles usos accidentales del mismo. 15) Los equipos de medida ajustables se deben sellar para evitar manipulaciones no deseadas.

LABORATORIOS DE CALIBRACIN ACREDITADOS

EJEMPLO DE CRONOGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CALIBRACION

CRONOGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CALIBRACION NOMBRE DEL EQUIPO: MARCA: MODELO: SERIE: OBSERVACIONES:

AO:_________

CALIBRACION Descripcin de en qu consiste la actividad de calibracin.

MANTENIMIEN TO PREVENTIVO

ENE x

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN x

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV x

DIC

Descripcin de en qu consiste la actividad de mantenimiento preventivo.

CONCLUISIN

El resultado de una medicin no est completo si no posee una declaracin de la incertidumbre de la medicin con un nivel de confianza determinado. De ninguna manera el trmino incertidumbre de la medicin es equivalente al de error de la medicin o a la precisin de la misma bajo condiciones de repetibilidad o reproducibilidad.

La incertidumbre de la medicin, calificada en ocasiones como un gran problema, verdaderamente no lo es y no existe situacin real alguna donde lo sea, simplemente que su clculo juzga por si mismo cuanto conocemos de los procesos de medicin en los cuales el ser humano se desempea da a da, el nivel de gestin de calidad de los mismos, y por ende salen a relucir las virtudes y defectos de los sistemas de aseguramiento metrolgico que soportan las mediciones que se realicen.

Los errores mximos permisibles de un instrumento de medicin son valores extremos del valor permitido por especificaciones, normas, reglamentos, etc., para un instrumento de medicin dado y son aplicables a todas las cantidades iguales o superiores a la cantidad mnima medida.

A parte de lo antes expuesto tambin se pueden mencionar las siguientes conclusiones: El control de calidad y el aseguramiento de la calidad en la produccin se basan principalmente en las normas COVENIN-ISO 9000:2000 y otras. Debern cumplirse las leyes y reglamentos obligatorios (emitidos por rganos de acreditacin nacionales e internacionales, SENCAMER). Desarrollar, mantener y comparar los patrones de referencia fsicos nacionales e internacionales, incluyendo los materiales de referencia. Calibrar equipos e instrumentos a travs de un sistema nacional de mediciones con la finalidad de lograr la trazabilidad de patrones nacionales.

BIBLIOGRAFIA COVENIN 2552:1999 (OIML V2: 1993). Vocabulario Internacional de Trminos Bsicos y Generales en Metrologa. COVENIN ISO 9000:2000. Sistemas de Gestin de la Calidad. Fundamentos y Vocabularios. COVENIN 3631:2000 (OIML P 17:1995). Gua para la Expresin de la Incertidumbre en las Mediciones. COVENIN 2972-2:1997 (ISO 5725-2:1994). Exactitud (veracidad y precisin) de mtodos de medicin y resultados. Parte 2: Mtodo bsico para la determinacin de repetibilidad y reproducibilidad de un mtodo de medicin estndar. ILAC-G8:1996. Guidelines on Assessment and Reporting of Compliance with Specification. COVENIN 3632:2000 (ISO 14253-1:1998). Especificacin Geomtrica de Productos (GPS). Inspeccin Mediante Medicin de Piezas y Equipos de Medicin. Parte 1: Reglas de Decisin para Probar la Conformidad o no Conformidad con las Especificaciones. OIML R34: 1979. Accuracy classes of measuring instruments. ISO 10012:2003. Sistemas de Gestin de las Mediciones. Requisitos para Procesos de Medicin y Equipos de Medicin. COVENIN 2534:2000 (ISO/IEC 17025:1999). Requisitos Generales para la Competencia de los Laboratorios de Ensayo y Calibracin.