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UNIVERSIDAD SAN PEDRO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA DOCENTE Ing. BRUNO BRAVO DIAZ CURSO Ing. LABORATORIO DE MAQUINAS ESTATICA TEMA CALIBRACION DE EQUIPO DE MEDICION CICLO VIII- NOCHE ALUMNO BRUCE MANRIQUE BONILLA

INTRODUCCIÓN La calibración es el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia (o estándar). Según la Oficina Internacional de Pesas y Medidas

Por eso es de muy importante una buena calibración de todo instrumento que se utilizan en todos los campos de medición para así pueda ver una buena concordancia con los diferente resultado a obtener. La calibración métrica le permite evitar errores y mediciones incorrectas.

CALIBRACION DE EQUIPOS DE MEDICION

La calibración es el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia (o estándar). Según la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, la calibración es "una operación que, bajo condiciones específicas, establece en una primera etapa una relación entre los valores y las incertidumbres de medida provistas por estándares e indicaciones correspondientes con las incertidumbres de medida asociadas y, en un segundo paso, usa esta información para establecer una relación para obtener un resultado de la medida a partir de una indicación". De esta definición se puede deducir que para calibrar un instrumento o un estándar se necesita disponer de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verificable que es el que se utilizará para comprobarlo con la indicación del instrumento que está sometido a la calibración. Esto se realiza mediante una cadena ininterrumpida y completamente documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario, que constituye lo que se conoce como trazabilidad (Estandarización ISO). El objetivo de la calibración es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos, responder los requisitos establecidos en las normas de calidad y garantizar la fiabilidad y la trazabilidad de las medidas. Los instrumentos de medida requieren ser calibrados con más frecuencia cuanto más exactas sean sus muestras o bien más pequeñas sean sus propias tolerancias de error. En general, los intervalos de calibración dependen de factores como los requerimientos dados por un cliente o una regulación y la estabilidad con el tiempo del instrumento a calibrar.

PROCESO DE CALIBRACIÓN El proceso de calibración se inicia con el diseño del instrumento de medida que ha de ser calibrado. El diseño tiene que ser capaz de "soportar la calibración" a través de su intervalo de calibración. Es decir, el diseño tiene que ser capaz de tomar medidas que se encuentren dentro de la "tolerancia ingenieril" cuando se utiliza en condiciones ambientales durante un periodo de tiempo razonable. El mecanismo exacto para la asignación de valores de tolerancia varía según el país o el tipo de industria. En general, los fabricantes de equipos de medida, asignan la tolerancia en la medición, sugieren un intervalo de calibración y especifican el rango de utilización y almacenaje normales. El hecho de tener un diseño de estas características aumenta la probabilidad de que los instrumentos de medida actuales se comporten de la manera esperada. El siguiente paso es definir el proceso de calibración. La selección del estándar o estándares es la parte más visible del proceso de calibración. Idealmente, el estándar ha de tener menos de una cuarta parte de la incertidumbre de medida

que viene dada por el aparato que ha de ser calibrado. El proceso consiste en elegir un estándar que cumpla la norma anteriormente mencionada sobre la incertidumbre de medida y hacerlo servir para comparar su medida con la del aparato calibrado. Después de elegir un estándar con un grado de incerteza más ajustado y se repita la operación anterior. Este proceso se repite hasta que se llegue al estándar con la mayor certeza posible del cual se dispone en el laboratorio de calibración o de metrología. Este proceso establece la trazabilidad de la calibración. Hay que decir que este proceso de calibración mediante estándares está, prácticamente siempre, precedido de una inspección visual del instrumento, donde se comprueba que este no presente ningún daño físico que se pueda apreciar a simple vista. Los resultados de esta inspección se denominan comúnmente como los datos "as-found" de la inspección (datos del instrumento, tal como se han encontrado). Normalmente todo el proceso de calibración es encargado a un único técnico especializado que será el que se ocupe de documentar que la calibración se ha completado con éxito. El proceso que se ha explicado anteriormente es un reto difícil y caro. El coste del soporte técnico correspondiente a un equipamiento ordinario es, en general, de aproximadamente el 10% del precio de compra original en base anual. Otra maquinaria más exótica y/o compleja puede resultar aún más cara de mantener. La extensión del programa de calibración expone las creencias principales de la organización involucrada. La integridad de la organización puede verse fácilmente en entredicho según el programa de calibración que se haya establecido. En general, se trata de que cada máquina de una organización tenga planeado un proceso de calibración concreto para ella. Por ejemplo, si una empresa dispone de varias máquinas iguales, las máquinas más viejas se emplearán para los trabajos menos sufridos y, por lo tanto, necesitarán de una calibración limitada. Las maquinas que se emplean a menudo y de las cuales depende el proceso de producción, en cambio, se habrán de calibrar de forma más habitual y con unas tolerancias bastante ajustadas. Por otra parte, cada máquina se habrá de calibrar solo en relación a la operación/faena que desarrolle. Esto se refiere a que aunque la maquina realmente pueda realizar muchos más trabajos de las que realmente hace en el proceso de producción, solo se ha de calibrar la faena que realmente haga de forma activa. El resto de los procesos de calibración resultará innecesario. Este proceso de escoger y diseñar el proceso de calibración se ha de realizar para todos los instrumentos básicos que estén presentes en la organización.

CALIDAD A fin de mejorar la calidad de la calibración a favor de que organizaciones externas acepten los resultados obtenidos, es deseable que las medidas correspondientes sean fácilmente convertibles al Sistema Internacional de Unidades. La acción de establecer la trazabilidad se puede realizar haciendo una comparación formal con un estándar que puede estar relacionado de forma directa o indirecta con los estándares nacionales, los internacionales o los materiales de referencia certificados. Los sistemas de gestión de la calidad requieren un sistema de metrología efectivo que incluya la calibración formal, periódica y documentada de todos los instrumentos de medida. Las normas ISO 9000 e ISO 17025 establecen que estas acciones tengan una alta trazabilidad e indican cómo se ha de cuantificar.

a) ISO 9000 : es un conjunto de normas sobre calidad y gestión de calidad, establecidas por la Organización Internacional de Normalización (ISO). Se pueden aplicar en cualquier tipo de organización o actividad orientada a la producción de bienes o servicios. especifica la manera en que una organización opera sus estándares de calidad, tiempos de entrega y niveles de servicio. b) ISO 17025: es una normativa internacional desarrollada por ISO (International Organization for Standardization) en la que se establecen los requisitos que deben cumplir los laboratorios de ensayo y calibración. Se trata de una norma de Calidad, la cual tiene su base en la serie de normas de Calidad ISO 9000. Aunque esta norma tiene muchos aspectos en común con la norma ISO 9001, se distingue de la anterior en que aporta como principal objetivo la acreditación de la competencia de las entidades de Ensayo y calibración, por las entidades regionales correspondientes. Esta norma es aplicada por los laboratorios de ensayo y calibración con el objetivo de demostrar que son técnicamente competentes y de que son capaces de producir resultados técnicamente válidos.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN En la lista de a continuación se pueden ver algunos de los instrumentos de medición y de inspección a) Pie de rey o calibrador vernier universal: sirve para medir con precisión elementos pequeños (clavos, orificios, pequeños objetos, etc.). La precisión de esta herramienta de trabajo llega a la décima de milímetro e incluso puede llegar a apreciar centésimas de dos en dos (cuando el nonio está dividido en cincuenta partes iguales). Para medir exteriores se utilizan dos extensiones largas, para medir interiores (por ejemplo, diámetros de orificios) las dos extensiones cortas, y para medir profundidades, un vástago que sale de la parte de atrás y que se denomina sonda de profundidad. Para llevar a cabo una medición, se ajustará el calibre al objeto a medir y se fijará. La extensión móvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisión). La medición mediante este instrumento es realizada de la siguiente manera: Primero se hace resbalar la parte móvil de manera que el objeto a medir quede entre las dos extensiones (si es una medida de exteriores). La extensión móvil indicará los milímetros enteros que contiene la medida. Los decimales se habrán de encontrar con ayuda del nonio. Para tal efecto, se observará qué división del nonio coincide con una división (cualquiera) de las presentes en la regla fija. Esa división coincidirá con los valores decimales de la medida que se está efectuando.

b) Pie de rey de Tornero: es muy semejante al que se ha descrito anteriormente, pero tiene unas uñas adaptadas a las medidas de piezas en un torno. Este tipo de calibre no dispone de piernas interiores ya que con las exteriores se pueden hacer medidas internas, pero se tendrá que tener en cuenta que el valor del diámetro interno se tendrá que incrementar en 10 mm debido a la anchura de las patas del instrumento (5 mm cada una).

c) Calibre de profundidad: es un instrumento de medición semejante a los anteriores, pero tiene unos puntos de apoyo que permiten la medida de profundidades, entrecortes y agujeros. Tienen longitudes de bases diferentes y, además, son intercambiables.

d) Micrómetro, perno micrométrico o Palmer: es un instrumento que sirve para medir con alta precisión (del orden de una micra, equivalente a 10−6 metros) las dimensiones de un objeto. Para ello, cuenta con dos puntas que se aproximan entre elles mediante un clavo de rosca fina, el cual tiene grabado una escala en su contorno. La escala puede incluir un nonio. Frecuentemente, el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del clavo, dado que la rosca muy fina hace que resulte difícil notar fuerzas que sean capaces de causar el deterioro de la precisión del instrumento. El micrómetro se clasifica de la siguiente manera:

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Micrómetro de exteriores: son instrumentos de medición capaces de medir el exterior de piezas en centésimas. Tienen contactos de metal duro rectificados y plateados. Ejercen sobre la pieza a medir una presión mediana entre 5 y 10 N; tienen un freno para no dañar la pieza y el medidor en caso de que se apriete demasiado cuando se esté realizando la medición. Micrómetro digital: son exactamente iguales a los anteriores, pero tienen la particularidad de realizar medidas de hasta 1 milésima de precisión y son digitales, a diferencia de los anteriores que son analógicos. Micrómetro exterior con contacto de platillos: de la misma apariencia que los anteriores, pero tienen unos platillos en sus contactos con tal de mejorar la sujeción y para la medida de dientes de coronas o de hojas de sierra circulares.

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Micrómetro de exteriores de arco profundo: tienen la particularidad de que tienen su arco de mayor longitud que los anteriores. Sirven para poder realizar medidas en placas o en lugares de difícil acceso. Micrómetro de profundidades: se parece mucho al calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de realizar medidas en centésimas de milímetro. Micrómetro de interiores: mide los interiores basándose en tres puntos de apoyo. En el estuche contiene galgas para comprobar la exactitud de las medidas.

e) Reloj comparador: es un instrumento que permite realizar comparaciones de medida entre dos objetos. También tiene aplicaciones de alineación de objetos en maquinarias. Necesita un soporte con pie magnético.  Visualizadores con entrada Digimatic: es un instrumento que tiene la capacidad de mostrar digitalmente la medida de un instrumento analógico.  Verificador de interiores: instrumento que sirve para tomar medidas de agujeros y compararlas de una pieza a otra. Tiene un reloj comparador para mayor precisión y piezas intercambiables.

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Gramil o calibre de altitud: es un instrumento que mide el ángulo formado por dos vistas, cifrando el resultado obtenido. Este ángulo podrá estar situado en un plano horizontal y se denomina "ángulo azimutal" o en un plano vertical, denominándose "ángulo cenital" si el costado origen de la graduación es la línea cenitnadir del punto d estación; o "ángulo de altura" si este lado es la linea horizontal del plano indicado que pasa por el punto de vista o de puntería.

f) Nivel de agua: es un instrumento de medición utilizado para determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento. Es un instrumento muy útil en la construcción en general y para la industria. El principio de este instrumento está en un pequeño tubo transparente (de cristal o plástico) el cual está lleno de líquido con una burbuja en su interior. La burbuja es de una medida inferior a la distancia entre las dos marcas. Si la burbuja se encuentra entre las dos marcas, el instrumento indica un nivel exacto, que puede ser horizontal o vertical.

g) Tacómetro: es un instrumento capaz de contar el número de revoluciones de un eje por unidad de tiempo.

h) Voltímetro: instrumento para medir la diferencia de potencial entre dos puntos.

i) Amperímetro: instrumento para la intensidad de corriente que circula por una rama de un circuito eléctrico.

j) Multímetro: instrumento capaz de medir diferentes medidas eléctricas como por ejemplo la tensión, la resistencia, la intensidad de corriente normal que hay en un circuito, además de algunas funciones más que tiene el instrumento dependiendo del fabricante y el modelo.

k) Estroboscopio: Es un elemento capaz de contar revoluciones y vibraciones de una maquinaria, sin tener contacto físico, a través del campo de acción que esta genera.

l) Galgas para roscas y espesores: son reglas de comparación para ver el tipo de rosca de un clavo o la anchura de un elemento. La galga de la rosca puede ser de rosca métrica Whitworth m) Balanza: instrumento que es capaz de medir el peso de un determinado elemento. Hay de diferentes tamaños y de diferentes rangos de apreciación de pesos.

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Calibre pasa-no pasa (calibre de tapón)

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Calibre de tapón cilíndrico: son elementos que sirven para comprobar el diámetro de agujeros y comprobar si se adaptan a lo que es necesario, para respetar las tolerancias del equipo, se someten a la condición de pasa-no pasa y tienen el uso contrario al calibre de herradura.

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Calibre de herradura: sirven para medir el diámetro exterior de piezas con la condición de pasa-no pasa.

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Calibre de rosca: permite medir la rosca tanto de un tornillo como de una tuerca, que están sometidos a la condición de pasa-no pasa.

Instrumentos para la inspección óptica:  Lupa: es un instrumento de inspección que permite ver objetos y características que son imposibles de ver a simple vista. Consigue aumentar lo que se está viendo, el aumento depende de la la graduación óptica del instrumento.  Microscopio: instrumento de visualización que permite ver aspectos o características de objetos con una visión microscópica y con los dos ojos a la vez.

 Proyector de perfiles: instrumento que permite ampliar, con un factor conocido, una pieza y poder observar su estructura más pequeña mediante la reflexión de su sombra.  Termómetro: instrumento que permite realizar medidas de temperatura.

 Rugosímetro: es un instrumento que, mediante ondas, es capaz de medir la rugosidad de la superficie de un objeto, sin la necesidad de ampliación visual de la superficie del objeto.

 Láser: como instrumento de medición es un dispositivo que utiliza un

efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados.

 Durómetro: instrumento electrónico que permite medir y hacer pruebas de la dureza de diferentes materiales, ya sean metálicos, cerámicos, plásticos o de piedra.

¿QUÉ ES LA CALIBRACIÓN? La calibración es el conjunto de operaciones con las que se establece, en ciertas condiciones específicas, la correspondencia entre los valores indicados en un instrumento, equipo o sistema de medida, o por los valores representados por una medida materializada o material de referencia, y los valores conocidos correspondientes a una magnitud de medida o patrón, asegurando así la trazabilidad de las medidas a las correspondientes unidades básicas y procediendo a su ajuste o expresando esta correspondencia por medio de tablas o curvas de corrección. Para calibrar un instrumento o patrón es necesario disponer de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verdadero que es el que se empleará para compararlo con la indicación del instrumento sometido a calibración.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CALIBRAR? El envejecimiento de los componentes, los cambios de temperatura y el estrés mecánico que soportan los equipos deterioran poco a poco sus funciones. Cuando esto sucede, los ensayos y las medidas comienzan a perder confianza y se refleja tanto en el diseño como en la calidad del producto. Este tipo de situaciones puede ser evitado, por medio del proceso de calibración. La correcta calibración de los equipos proporciona la seguridad de que los productos o servicios que se ofrecen reúnen las especificaciones requeridas. Cada vez son más numerosas las razones que llevan a los fabricantes a calibrar sus equipos de medida, con el fin de: * Mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos * Responder a los requisitos establecidos en las normas de calidad * Garantizar la fiabilidad y trazabilidad de las medidas

Plan de calibración o verificación Los laboratorios deben implantar un "Plan de calibración o verificación" de sus equipos (consultar definiciones en apartado 2.) que asegure la fiabilidad de los mismos con un grado de incertidumbre apropiado al rigor que la medición requiera. Este plan debe tener definido: ● Qué equipos se calibran o verifican, ● Quién realiza éstas operaciones (calibración o verificación interna en el propio laboratorio, o mediante un servicio externo contratado o centro acreditado),

● La periodicidad o frecuencia (mensual, trimestral, semestral, anual, etc.), ● Las actividades a realizar (parámetros a calibrar, comprobaciones o verificaciones) y los procedimientos a aplicar (instrucciones escritas o PNT, o protocolos de actuación del servicio externo). ● Equipos a calibrar/verificar Como mínimo, los equipos que tengan una influencia directa o indirecta en los resultados de los análisis deben estar sujetos al plan de calibración o verificación. El plan debería incluir equipos como: medidores de caudal, medidores de temperatura y/o humedad, material o equipos volumétricos, equipos analíticos básicos (balanzas, cromatógrafos, espectrofotómetros, potenciómetros, polarógrafos, microscopios, etc.), equipos auxiliares o instalaciones (estufas, baños, cabinas, vitrinas, etc.). Conviene diferenciar las calibraciones o verificaciones, periódicas o programadas, incluidas dentro del plan general de calibraciones o verificaciones de los equipos, de las calibraciones que son inherentes a la toma de muestras y/o análisis, como por ejemplo, los equipos de toma de muestras (Muestreadores personales) que son, generalmente, calibrados antes y después de cada medición y, los equipos analíticos de medida indirecta (Espectrofotómetros de absorción atómica, ultravioleta-visibles, cromatógrafos de gases, etc.) Que tienen el procedimiento de calibración para el análisis de muestras incluido en el propio procedimiento analítico. ● Quién realiza las calibraciones/verificaciones Cada laboratorio debe establecer qué equipos son de calibración o verificación interna (operaciones llevadas a cabo por personal del propio laboratorio) y que equipos son de calibración o verificación externa (operaciones efectuadas por personal externo, de otros laboratorios o centros acreditados). ● Periodicidad Es necesario establecer la periodicidad de las calibraciones o verificaciones de los equipos, que podrá establecerse en función de varios factores, tales como: trascendencia de los resultados, grado de utilización del equipo, resultados de las calibraciones o verificaciones previas, recomendaciones de la información técnica disponible o publicada, etc. Las calibraciones o verificaciones externas de los equipos contratadas con suministradores o empresas especializadas suelen, generalmente, realizarse con una periodicidad anual. ● Procedimiento El procedimiento de calibración o verificación interna para cada uno de los parámetros a calibrar u operaciones a verificar, debe describirse de forma detallada, como PNT, indicando el material necesario (tipo, clase, especificación o referencia) y la periodicidad de calibración establecida.

Los equipos auxiliares, generalmente, se mantendrán únicamente con limpiezas periódicas y con controles de seguridad, según sea necesario. La calibración/verificación de las características técnicas sólo son necesarias cuando puedan afectar significativamente al resultado de los análisis. En el caso de las calibraciones o verificaciones externas realizadas por servicios externos especializados, éstos deben seguir los procedimientos normalizados establecidos en los protocolos del equipo con el fin de asegurar que las especificaciones con las que el equipo fue fabricado se mantienen y acreditar que el equipo o el sistema de medida funcionan correctamente y cumple especificaciones. En la figura 1 se muestra, a modo de ejemplo, el plan de calibración trimestral establecido para una balanza analítica, mediante la utilización de pesas de referencia certificadas, categoría E2, a fin de asegurar la trazabilidad de las medidas efectuadas.

ALGUNOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN  o o o o

PARA MEDIR MASA: •Balanza •Báscula •Espectrómetro de masa •Catarómetro

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PARA MEDIR TIEMPO: •Calendario •Cronómetro •Reloj •Reloj atómico •Datación radiométrica

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PARA MEDIR LONGITUD: •Metro y regla •Calibre •Vernier •Micrómetro •Reloj comparador •Interferómetro •Para medir ángulos: •Sextante •Transportador

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PARA MEDIR TEMPERATURA: •Termómetro •Termopar •Pirómetro

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PARA MEDIR PRESIÓN: •Barómetro •Manómetro •Tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad) •Anemómetro (utilizado para determinar la velocidad del viento)

 PARA MEDIR FLUJO: o •Caudalímetro (utilizado para medir caudal de un flujo)  o o o o o o o o o

PARA MEDIR PROPIEDADES ELÉCTRICAS: •E (mide la carga) •Amperímetro (mide la corriente eléctrica) •Galvanómetro (mide la corriente) •Ohmetro (mide la resistencia) •Voltímetro (mide la tensión) •Wattmetro (mide la potencia eléctrica) •Multímetro (mide todos los anteriores valores) •Puente de Wheatstone •Osciloscopio

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PARA MEDIR MAGNITUDES SIN CLASIFICAR: •Colorímetro •Espectroscopio •Microscopio •Espectrómetro