Escrito por: Juan Fernando Vélez Granda, Metrólogo

Tiempo de lectura:  5 minutos

1. Introducción

El presente artículo busca contextualizar la metrología industrial y explicar cómo a través suyo, se apoya el desarrollo industrial y la competitividad de una región o una nación. Claro está, que esto es posible, si en todos los eslabones de la cadena productiva se llevan a cabo buenas prácticas de medición y acciones que permitan asegurar metrológicamente las actividades alrededor de estas mediciones.

2. ¿Qué es metrología?

La metrología como ciencia de las mediciones, abarca desde los aspectos teóricos hasta los prácticos, en este sentido, la metrología tiene una gran relación con todos los campos del hacer humano y la metrología industrial es la ciencia de la medición aplicada a los procesos industriales.

Independiente del tamaño de una empresa o negocio, la metrología juega un papel importante, incidiendo sobre la productividad, la calidad y la conformidad de los productos o servicios y de este modo, se convierte en impulsadora del desarrollo industrial y social en general, entendiendo por supuesto, que se requiere un nivel de conocimiento y aplicación de la metrología que esté por lo menos al mismo nivel de lo que se quiere lograr como país o sociedad en este ámbito.

Si bien podemos enfocar la metrología hacia aplicaciones o esquemas netamente industriales, debemos tener clara la relación y los elementos comunes con aplicaciones hacia la salud humana o animal, medio ambiente, recursos naturales y cualquier otra actividad humana que requiera mediciones en su quehacer.

En el sector industrial tenemos magnitudes críticas o que se miden con más frecuencia. Dependiendo del tipo de industria o producto que se elabore, estas magnitudes estarán relacionadas con una o más unidades base del Sistema Internacional de Unidades (SI). Desde un proceso que se pueda considerar simple, hasta un proceso de producción complejo y estricto, se requiere hacer mediciones con un nivel de exactitud acorde a los mismos requisitos del proceso o producto que se quiere producir con ciertos aspectos dimensionales y de calidad.

3. La metrología industrial

La metrología industrial puede ser transversal a casi todos los procesos, desde el diseño y desarrollo de un producto hasta la fabricación, pasando por procesos de control de calidad y establecimiento, de conformidad con normas o requisitos locales o internacionales y llegando hasta mediciones de carácter investigativo y de desarrollo tecnológico, lo que lo convierte en un aliado al momento de asegurar los aspectos que podrían determinar el éxito de una determinada empresa u organización.

Todas las necesidades de medición, sencillas o complejas, requieren de conocimiento metrológico y es importante también gestionarlo. Se debe ser consciente de que esas mediciones necesitan ser realizadas por personal u operadores capacitados, de acuerdo con un método adecuado y acorde con las necesidades y los requisitos, con los instrumentos de medición adecuados y bajo condiciones que sean las que permitan declarar como conforme un producto.

La estructura metrológica de un país debería ser capaz de responder a aspectos o numerales: identificación de necesidades, análisis y diagnóstico de esas necesidades, diseño y programa de cómo se realizan esas mediciones y la realización y seguimiento, independiente de si estamos hablando de metrología científica, legal o industrial.

4. Las mediciones en la metrología

La metrología industrial puede ser transversal a casi todos los procesos, desde el diseño y desarrollo de un producto hasta la fabricación, pasando por procesos de control de calidad y establecimiento, de conformidad con normas o requisitos locales o internacionales y llegando hasta mediciones de carácter investigativo y de desarrollo tecnológico, lo que lo convierte en un aliado al momento de asegurar los aspectos que podrían determinar el éxito de una determinada empresa u organización.

Todas las necesidades de medición, sencillas o complejas, requieren de conocimiento metrológico y es importante también gestionarlo. Se debe ser consciente de que esas mediciones necesitan ser realizadas por personal u operadores capacitados, de acuerdo con un método adecuado y acorde con las necesidades y los requisitos, con los instrumentos de medición adecuados y bajo condiciones que sean las que permitan declarar como conforme un producto.

La estructura metrológica de un país debería ser capaz de responder a aspectos o numerales: identificación de necesidades, análisis y diagnóstico de esas necesidades, diseño y programa de cómo se realizan esas mediciones y la realización y seguimiento, independiente de si estamos hablando de metrología científica, legal o industrial.

5. Conclusión: Ventajas económicas de la metrología

Las ventajas económicas de la metrología están justificadas por la gran presencia de equipos, sistemas o instrumentos de medición que se tienen en cualquier tipo de industria, permitiendo mejores controles de materia prima, producción más eficiente, mejor calidad y cumplimiento de características o requisitos que finalmente determinarán la competitividad de un producto y a su vez de un país o incluso una región. Claramente podemos vincular el avance tecnológico y la competitividad de un país con su actualidad en temas de metrología; el costo de un producto o trabajo no conforme suele superar el valor de la mercancía producida, causando eventualmente daños de imagen, pérdida de clientes o incluso imposición de sanciones, o en el peor de los casos accidentes con repercusiones legales.

Para lograr una adhesión a la metrología industrial y para lograr visualizar todos sus beneficios, se requiere una organización desde el ámbito político, al igual que se requiere una difusión educativa real en toda la sociedad en general, la confianza en las mediciones y su trazabilidad son las que soportarán todo avance que la humanidad pueda desarrollar.

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Bibliografía:

• Juan A. Guardado, Yoshito Mitani, Alejandro Pérez Castorena. LA METROLOGÍA EN LA INDUSTRIA, CENAM.
• Savio, L. De Chiffre, S. Carmignato, J. Meinertz. ECONOMIC BENEFITS OF METROLOGY IN MANUFACTURING. CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2016

Que es incertidumbre

Escrito por: Juan Fernando Vélez Granda, Metrólogo

Tiempo de lectura:  6 minutos

1. Introducción

Este artículo tiene como objetivo definir el concepto de incertidumbre de medida, dejar claro que esta hace parte de todas las mediciones que realizamos, incluso, de las mediciones que nos puedan parecer más simples o cotidianas. Es importante reconocer que siempre existirá duda sobre una medición y que es imposible tener la completa certeza de un valor medido, haciendo necesario relacionar la incertidumbre de medida, con la exactitud requerida al momento de definir el valor de un mensurando.

2. ¿Qué es la incertidumbre?

El resultado de una medición, de acuerdo con el Vocabulario Internacional de Metrología (VIM)¹, es el conjunto de valores que se atribuyen a un mensurando (atributo sujeto a medición de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente), es decir, es lo que espero obtener de una medición, calibración o ensayo. El resultado de una medición normalmente se expresa como un único valor acompañado de su incertidumbre o duda. La nota técnica 1297 del NIST² establece en su apartado 2.1: “En general, el resultado de una medición es sólo una aproximación o estimado de la cantidad específica que se está midiendo. Por lo tanto, el resultado de medición únicamente se considera completo si va acompañado de una expresión cuantitativa de su incertidumbre”.

Las mediciones en general, debido a diversos factores, resultan ser imperfectas, es decir, resulta imposible definir el valor de una magnitud con total certeza, y es allí donde la incertidumbre juega un papel importante, caracterizando esa duda existente sobre la medición, no solo desde lo cuantitativo sino desde lo cualitativo.

La incertidumbre en metrología es fundamental y aunque su definición puede resultar confusa o compleja, podría concluirse que la exactitud de una medición es inversamente proporcional a su incertidumbre o duda, es decir, a menor incertidumbre, mejor es la exactitud de la medición que estamos realizando.

El VIM, define la incertidumbre de medición como: “Parámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza.”

Entendiendo entonces la incertidumbre como la duda que existe sobre el resultado de una medición o calibración, tendríamos que establecer qué hace posible que exista esa duda, cuáles son los factores o fuentes que hacen que ese resultado de medida tenga un intervalo o rango de duda, donde por lo general en calibración se establece un nivel de confianza del 95%, queriendo decir que, existe un 95% de probabilidad de que el valor del mensurando se encuentre en ese intervalo o rango definido como incertidumbre o duda.

La incertidumbre se compone de contribuciones de diversas fuentes, algunas de ellas descritas por las magnitudes de entrada respectivas. “Algunas contribuciones son inevitables por la definición del propio mensurando, mientras otras pueden depender del principio, del método y del procedimiento seleccionados para la medición” (Wolfgang A. Schmid y Ruben J. Lazos Martínez, guía para estimar la incertidumbre de medición, CENAM, Rev 1).

También te puede interesar leer: ¿Qué es metrología y por qué es importante? 

3. ¿Cómo evaluar la incertidumbre de medida?

Para la evaluación de la incertidumbre de medida, se recomienda seguir los siguientes pasos básicos:

A. Definir el mensurando y su modelo matemático

En este primer paso debo conocer el modelo matemático bajo el cual se define el mensurando, modelo matemático que debe ser definido bien sea de acuerdo con un documento de referencia o teniendo en cuenta el principio, el método y el procedimiento de medición. Cuando mejor se conoce la magnitud y su principio de medición, le permite al operador dominar dicha medición y por consiguiente tener un panorama claro de cuáles son las fuentes o aspectos que están generando duda a esa medición.

Ejemplo: para la determinación del error podría considerarse:

Δ𝑋=𝑋𝑖𝑛𝑑− 𝑋𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟

Donde,

Δ𝑋 Error de la medición (resultado).

𝑋𝑖𝑛𝑑 Valor de la indicación del instrumento bajo calibración.

𝑋𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟 Valor de la indicación del instrumento, patrón o valor de referencia.

B. Identificación de las fuentes de incertidumbre

Una vez determinado el mensurando y el modelo matemático, se identifican las fuentes de incertidumbre, las cuales provienen de diversos factores que involucran la medición como son:

– Variación de las condiciones ambientales.

– El certificado de la calibración del instrumento patrón.

– La repetibilidad de las lecturas.

– Características del propio instrumento, como resolución, histéresis, deriva, otras.

– La definición del propio mensurando.

– Las variaciones en las magnitudes de influencia.

– Cualquier contribución adicional que sea específica del método o determinada en el documento de normativo.

C. Determinación o cuantificación de las incertidumbres estándar

Es necesario cuantificar las incertidumbres estándar correspondientes a cada una de las magnitudes de entrada del modelo. La incertidumbre de cada magnitud de entrada o variable del modelo es afectada a su vez por sus correspondientes fuentes de incertidumbre. Es por esta razón que se distinguen dos métodos principales para cuantificar las fuentes de incertidumbre:

– Método de Evaluación Tipo A: Basado en un análisis estadístico de una serie de mediciones.

– Método de Evaluación Tipo B: Comprende todas las demás maneras de estimar la incertidumbre.

Combinar las incertidumbres típicas o estándar:

La incertidumbre estándar combinada es el resultado de la combinación de todas las contribuciones de todas las fuentes, básicamente es una suma que se realiza de todas las fuentes de incertidumbre en la misma unidad en que se encuentra definido el mensurando.

E. Expandir la incertidumbre combinada multiplicándola por un factor de cobertura k:

Donde el factor k generalmente es 2 y equivale a un porcentaje de confianza del 95 % aproximadamente, aclarando que estos valores son comunes en calibración de magnitudes físicas, es posible que en otros ámbitos estos valores pueden variar, aunque siempre teniendo como referencia la tabla t-student, asociada con la distribución.

 

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A continuación, mencionamos algunos documentos que pueden ser consultados para ahondar más en el tema:

–           JCGM 100:2008 GUM 1995 with minor corrections, Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement. (Disponible en www.BIPM.org).

–           EA-4/02:1999, Expressions of the Uncertainty of Measurements in Calibration.

–           ISO/IEC Guide 98-3:2008 – Uncertainty of measurement – Part 3, Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995).

–           GTC 115:2004 Guía sobre la incertidumbre de la medición para principiantes, ICONTEC.

Referencias

[1] Vocabulario internacional de Metrología conceptos fundamentales y generales, 3ª edición 2012, Edición del VIM 2008 con inclusión de pequeñas correcciones, Centro Español de Metrología CEM.

2 Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Results, 1994 Edition, United States Department of Commerce Technology Administration National Institute of Standards and Technology -NIST. https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/TN/nbstechnicalnote1297.pdf

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Que es metrologia

Escrito por: Juan Fernando Vélez Granda, Metrólogo

Tiempo de lectura:  5 minutos

1. ¿Qué es metrología y cuál es su importancia?

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En cada una de las etapas del desarrollo de la humanidad y dependiendo de la ciencia y tecnología propia del tiempo al cual hagamos referencia, ha existido una necesidad de cuantificar los eventos, propiedades físicas y químicas de prácticamente todo lo que nos rodea y lo que nos sucede.

Existe una ciencia que ha acompañado a la humanidad a lo largo de su historia, tal vez no ha sido muy sonora o no ha contado con la suficiente divulgación para que en lo cotidiano se hable de ella o se le reconozca: la metrología.

La metrología

Es la ciencia de las mediciones y sus aplicaciones, que solo hasta el siglo XVIII dejó de ser una ciencia práctica o de aplicación y se convirtió en una ciencia con investigación y normalización, ocupando un papel fundamental en cada una de las revoluciones industriales dadas hasta la actualidad, haciendo parte vital del desarrollo en los ámbitos económico, político, deportivo, industrial, médico, espacial.

que es metrologia

La metrología actualmente incluye tanto los aspectos teóricos y los prácticos, sin dejar de lado la incertidumbre de medida, que finalmente termina dando el soporte a la exactitud y precisión, con las cuales se espera contar siempre al momento de realizar una medición, apoyando a los diferentes sectores productivos y de servicios en su permanencia, desarrollo y competitividad.

Competitividad que en un mundo globalizado nos ubica en posiciones de igualdad al momento de intercambiar bienes y servicios quizás con países o economías más desarrolladas, necesitando de la metrología para asegurar cada una de las mediciones, que sean comparables a nivel internacional y así el éxito de las negociaciones, es decir, que se pueda hablar el mismo idioma en términos de mediciones con otros actores económicos del orden mundial, idioma que se conoce como Sistema Internacional de Unidades  (abreviado SI).

La metrología también está relacionada directamente con la industrialización de un país, siendo así, proporcionales el desarrollo industrial y la capacidad de medición, teniendo un impacto directo en la vida cotidiana de sus habitantes, y permitiendo llevar a cabo los planes estratégicos trazados, donde las mediciones juegan un papel fundamental en la toma de decisiones.

2. Mediciones

Las mediciones, requieren ciertas características o cualidades para llevar consigo el respaldo o la confianza requerida en cada proceso o en cada medición a la que haya lugar, a través de la trazabilidad de las mediciones se puede asegurar que las mediciones en proceso o de aplicación siguen una cadena de calibraciones hasta un estándar o un valor establecido mundialmente como verdadero o de referencia, recordando que siempre una medición llevará consigo una incertidumbre.

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3. Equipos de mediciones

Los equipos o instrumentos de medición son aquellos dispositivos, herramientas o artefactos que permiten darle un valor asociado a una unidad de medida a una magnitud física o química.

Existen tantos tipos y clases de instrumentos o equipos de medición como necesidades de mediciones mismas existan, instrumentos que poseen características que permiten dar cumplimientos a los requisitos o tolerancias de cada proceso en particular, habiendo una coherencia entre costo y beneficio, los instrumentos deben adaptarse al proceso y no al contrario, partiendo siempre de la premisa que se conoce bien el proceso, cuál es el punto de control y los valores límites o límites de control, y desde allí se realiza la selección del equipamiento que se necesite de acuerdo con los límites y puntos de control del proceso, en el cual requieren las mediciones.

que es metrologia

Entre los equipos más comunes, teniendo en cuenta las magnitudes base del SI, se pueden encontrar, para la magnitud masa, básculas, balanzas o en general instrumentos de pesaje, pesas o masas patrón; para la magnitud longitud, cintas métricas, pies de rey, micrómetros; para la magnitud temperatura, los termómetros; para corriente eléctrica, el amperímetro; para el tiempo los cronómetros, entre los más utilizados.

4. La metrología en Colombia

que es metrologia

En Colombia, la metrología depende o hace parte del Subsistema Nacional de la Calidad (SICAL), el cual desde el punto de vista de las mediciones, vela por la competitividad del país y por la seguridad de los consumidores, teniendo como máximos referentes en temas de metrología a entidades como el Instituto Nacional de Metrología de Colombia (INM), Organismo Nacional de Acreditación (ONAC), Superintendencia de Industria y Comercio (SIC), Instituto Colombiano de Normas Técnicas (ICONTEC), y demás instituciones, organizaciones o agremiaciones que buscan asegurar la calidad de los productos y servicios protegiendo al consumidor.

Cada una de estas entidades, con un propósito claro dentro los objetivos trazados por el subsistema:

• ONAC: entre sus actividades se encarga de otorgar reconocimiento a través de la acreditación de laboratorios de metrología.
• INM: es el encargado de todo lo que tiene que ver con la custodia y la investigación de las referencias nacionales en las diferentes magnitudes, así como de divulgar contenido científico para todos los ciudadanos que lo requieran.
• SIC: es el órgano de control encargado de la metrología legal, controlando las medidas en las transacciones comerciales y ambientales.

En general, sin importar la jerarquía en términos metrológicos o de trazabilidad, todas las personas hacen parte activa del ámbito metrológico, están rodeadas de mediciones cotidianas que incluso a veces realizan o utilizan sin darle relevancia, pero que llevan consigo un trasfondo tan maravilloso como cualquier otra ciencia que pueda llegar a llamar la atención.

que es metrologia

5. Conclusión

que es metrologia

Las mediciones dan validez a las teorías, permitiendo su aceptación o rechazo, si se puede medir y expresar numéricamente algo, entonces se podrá obtener información y habrá una mayor probabilidad de tomar decisiones correctas, allí es donde la metrología se convierte en la ciencia que todos aplican y por la cual están rodeados, pero que poco se conoce al indagar por su significado.

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