Metrología y Tolerancia del producto e incertidumbre de la medición (PARTE VII)

METROLOGÍA: Ciencia que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesas y medidas.

+La finalidad básica de las mediciones dimensionales en la producción es garantizar y verificar la concordancia del producto fabricado con sus especificaciones de diseño.

+La necesidad actual de una mayor exactitud en las mediciones procede de la mayor precisión requerida en la fabricación, debido a nuevas exigencias:

1. Tolerancias de fabricación más estrechas.
2. Compactación y miniaturización de componentes y productos (microelectrónica).
3. Diseño compensado entre fuerzas y tensiones.
4. Mayor precisión operacional y mejores prestaciones en engranajes, rodillos, elementos de guiado y sellado, etc., lo que implica tolerancias de posición, y forma geométrica y de calidad superficial más estrechas.
5. Ensamblado automático a altas velocidades.
6. Intercambiabilidad general de piezas, componentes y repuestos.
7. Fiabilidad en el funcionamiento de máquinas y fabricaciones en general.

INSTRUMENTOS EN METROLOGÍA DIMENSIONAL

Los equipos utilizados en los laboratorios de Metrología Dimensional son muy variados, atendiendo a las diversas magnitudes a medir, al campo de medida, a la resolución, a los principios físicos en los que se basan,.etc.

Elección depende de la incertidumbre requerida en el proceso de medición, función a su vez de la tolerancia específica que deba garantizarse.

La industria cuenta hoy día con instrumentos de medición que combinado con la informática han supuesto:

1. Automatización de los procesos de medición.
2. Eliminación de la influencia del operado.
3. Mayor repetibilidad y fiabilidad.

CALIDAD DE UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

La calidad de un instrumento de medición está relacionada con las propiedades estadísticas de sus mediciones realizadas bajo condiciones estables. Su análisis implica el estudio de estas propiedades estadísticas

PROPIEDADES ESTADÍSTICAS DE UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

Autores: J.A. Canteli, J.L. Cantero, I.M. González, M.H. Miguélez, A. Muñoz, X. Soldani

La tolerancia del producto expresa la variabilidad que estamos dispuestos a aceptar en alguno de los parámetros del producto. La tolerancia la fijamos nosotros (la organización), el cliente, la legislación, o cualquier otro agente externo. El producto es conforme mientras sus parámetros estén dentro del rango de tolerancia establecido. Es posible que para controlar alguna de las variables del proceso necesitemos hacer uso de un equipo de medición. Pues bien, la incertidumbre de un equipo de medición expresa el nivel de error que podemos esperar de ese equipo. Nuestra misión es hacer compatible la tolerancia del producto con la incertidumbre del equipo de medida que utilizamos para controlar su calidad. A parte de los equipos de medición, también existen otras fuentes de incertidumbre que pueden influir en los resultados de una medición: el procedimiento aplicado, la competencia del operador, las condiciones ambientales, etc. Si estas incertidumbres son importantes, entonces debemos contrastar la tolerancia admitida con la incertidumbre del sistema de medición utilizado (la total, formada por equipos, operadores, procedimientos, condiciones, etc.).

Ejemplo de errores de medidas en aparatos del laboratorio

En el tema de "Teoría de errores” se explica con más detalle el concepto de error o incertidumbre asociado a una medida, así como la forma de estimarlo.

El origen de la falta de precisión en las medidas lo encontramos en factores aleatorios basados en los límites físicos de los aparatos de medida o en perturbaciones ambientales o del propio sistema de medida, lo que se denominan errores de medida accidentales. Los aparatos electrónicos vienen acompañados por los datos suficientes para poder calcular la incertidumbre de una medida, cuando ésta se realiza en condiciones apropiadas y el aparato está calibrado y sujeto a un proceso adecuado de mantenimiento.

En los APARATOS DIGITALES la incertidumbre se calcula generalmente como la suma del error de precisión (% de la medida) más el error de lectura (nunidades en el último dígito). En la figura se muestra dos ejemplos de cálculo de incertidumbres, para un aparato digital con error de precisión 2%, y error de lectura 1d. En el puesto de trabajo podéis encontrar las tablas de especificaciones técnicas de los multímetros de que disponéis en el laboratorio.

El error de lectura se considerará como el valor correspondiente al valor de n unidades en el último dígito de la pantalla siempre que el valor que aparezca sea de fácil lectura. Podría suceder que por causas ajenas al aparato aparezcan ruidos en la medida y esta vea sus últimos dígitos cambiar continuamente: En este caso ajustaremos el error a la medida que podamos dar por cierta. (ver figura de la derecha). Asimismo trabajaremos siempre en la escala que de mayor precisión. De esta forma, en los ejemplos anteriores, puesto que el error de lectura es de 1d, este error vale 1 unidad en la última cifra que se puede observar en el aparato, es decir, 0,1 mA para el primer caso, y 0,001 mA para el segundo.

Hay aparatos que añaden otros elementos al cálculo del error accidental, como puede ser un porcentaje del fondo de escala (valor máximo que se puede medir en la escala seleccionada) o que consideran el error de lectura dos o más unidades en el último dígito y según escalas. Siempre habrá que seguir las indicaciones marcadas por el fabricante en las especificaciones del aparato.

En APARATOS ANALÓGICOS, el error accidental se calcula como suma del error de "clase" (% del fondo de escala) más el error de lectura. La clase del aparato puede ser única para todas las escalas (aunque no siempre sucede así) y suele estar indicada en la misma pantalla. El error de lectura surge de una estimación subjetiva de la capacidad del experimentador para precisar su lectura en la pantalla. Depende de parámetros tales como, la definición de la escala, la limpieza de la pantalla (la placa puede estar desgastada) y el estado anímico o físico del experimentador. En los aparatos de aguja, la lectura se debe realizar siempre desde la perpendicular a la pantalla, para evitar desviaciones debidas al espaciado entre la aguja y la escala (error de paralaje). La figura muestra dos ejemplos de cálculo diferentes.

VER:  Metrología y Tolerancia del producto e incertidumbre de la medición (PARTE VIII)