LAS ACTIVIDADES METROLÓGICAS EN ENTORNOS INDUSTRIALES

¿Cómo controlamos las actividades metrológicas en entornos industriales? ¿Qué implica la gestión metrológica y cumplir con la norma ISO 9001 y la ISO 10012? ¿En qué consiste la calibración, verificación y confirmación metrológica de los equipos de medida? ¿Cómo y con qué frecuencia debemos hacerlo?

Estos interrogantes son tan comunes como fundamentales en las empresas en donde la metrología se convierte en un proceso clave para dar pruebas objetivas de la calidad de un proceso o de un producto a través de mediciones confiables con instrumentos de medición y equipamiento de ensayo.

Los procesos de fabricación en un ambiente industrial están sujetos a una gran variedad de factores que pueden afectar de manera significativa a las especificaciones de los productos, poniendo en ocasiones en riesgo su calidad y confiabilidad. La habilidad de mantener un proceso bajo control, a través de vigilar uno o varios parámetros característicos del proceso dentro de límites de tolerancia, refiriendo a mediciones confiables es clave.

Del mismo modo, las actividades metrológicas en entornos industriales se ven afectadas por diversos factores que definen la capacidad de medición: las condiciones ambientales, la incertidumbre de los instrumentos de medida, la calificación de los operadores, son ejemplos de algunas fuentes de variabilidad y error que afectan los procesos de medición e impactan en la calidad de los resultados. Estos factores de dispersión, que se ponderan a través de la incertidumbre de medición, pueden influir y contribuir de manera significativa en los resultados finales, dificultando en ciertos casos los procesos de verificación y cumplimiento de las especificaciones de los productos.

Un sistema eficaz de gestión de las mediciones asegura que equipos y procesos son adecuados para el uso previsto y es imprescindible para alcanzar los objetivos de la calidad del producto y gestionar el riesgo de obtener resultados de medición incorrectos.

Las industrias buscan controlar, asegurar y mejorar la calidad y confiabilidad de sus productos y servicios para ser cada vez más competitivas, para lo cual deben administrar los recursos de manera eficiente. Esto exige realizar mediciones sobre las materias primas, los procesos, las condiciones de fabricación y sobre los productos terminados. Estas mediciones son necesarias para garantizar: que los productos fabricados estén en conformidad con normas o especificaciones de calidad, que los procesos de fabricación se desarrollen dentro de los límites establecidos, el adecuado diseño de los productos y prototipos, entre muchas otras acciones.

Con la certeza de que la calidad de un producto nunca puede ser mejor que la calidad de las mediciones realizadas para fabricarlo, se presentan en este artículo algunos tópicos centrales para llevar adelante una metrología de calidad basada en normas ISO.

Los requerimientos de la ISO 9001:2015 

La ISO 9001:2015 es la norma internacional que regula los Sistemas de Gestión de la Calidad (SGC) en cualquier tipo y tamaño de empresa que quiera aumentar la satisfacción del cliente mediante un enfoque en la mejora continua. Su implementación le permitirá a la empresa desarrollar capacidades para ofrecer productos y servicios que se ajustan a las exigencias de sus clientes y garantizar el cumplimiento de requisitos. Con un enfoque basado en estudiar los procesos y tomando en consideración los requisitos preestablecidos, se fijan los objetivos para la mejora continua y se definen indicadores para el control y seguimiento de las actividades centrales de cada empresa.

Fig. 1: Esquematización de la Confirmación Metrológica de un equipo de medición

Para poner claridad en la terminología relativa a los requerimientos metrológicos, se debe referir en primera instancia a la norma ISO 9000:2015, que integra la denominada familia de normas ISO 9000, en la cual se define:

Función metrológica: unidad funcional con responsabilidad administrativa y técnica para definir e implementar el sistema de gestión de las mediciones.

Sistema de gestión de las mediciones: conjunto de elementos interrelacionados, o que

interactúan, necesarios para lograr la confirmación metrológica y el control de los procesos de medición.

Confirmación metrológica: Conjunto de operaciones necesarias para asegurarse de que el equipo de medición está conforme con los requisitos para su uso previsto.

Son ejemplos de requisitos metrológicos: rango y resolución del equipo, errores máximos permitidos, incertidumbre permitida, límite de detección, condiciones ambientales, calificación del operador, entre otras cosas. Deben diferenciarse los requisitos metrológicos de los requisitos del producto o servicio y entender que los primeros derivan de los segundos.

Equipo de medición: Instrumento de medición, software, patrón de medición, material de referencia, equipos auxiliares o combinación de ellos necesarios para llevar a cabo un proceso de medición.

La confirmación metrológica incluye la calibración y la verificación, es decir no solamente es necesario el control de calidad con evidencias de la trazabilidad del equipo de medición sino también la etapa de verificación que implica la comparación de la condición metrológica del equipo con los requisitos metrológicos para el uso previsto del mismo, así como cualquier ajuste o reparación y posterior re-calibración que podría necesitarse. Para abordar este tema corresponde referir a una normativa específica, la ISO 10012.

Fig.2: Verificación intermedia en servicio

Sistemas de gestión de las mediciones. ISO 10012.

La ISO 10012: “Sistemas de gestión de las mediciones. Requisitos para los procesos de medición y los equipos de medición”, da los conceptos generales para abordar los requerimientos relativos a los procesos de medición y resulta muy útil para abordar los mismos en entornos industriales.

En la Fig.1 se representa esquemáticamente el proceso de Confirmación Metrológica de un equipo de medición, que incluye primero la calibración del equipo y posteriormente la verificación de cumplimiento con los requisitos metrológicos prefijados, previamente a la incorporación del equipo al proceso de medición o de producción, de tal manera de asegurarnos resultados confiables.

Calibración es la operación que bajo condiciones especificadas, en una primera etapa establece una relación entre los valores de la magnitud y sus incertidumbres de medida obtenidos de los patrones de medida y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres asociadas y, en una segunda etapa, usa esta información para establecer una relación que permita obtener un resultado de medición a partir de una indicación (del Vocabulario Internacional de Metrología VIM – JCGM200:2012).

Verificación es el aporte de evidencia objetiva de que un elemento satisface requisitos especificados, para lo cual se toma en cuenta la incertidumbre de medida (del Vocabulario Internacional de Metrología VIM – JGCM200:2012)

La verificación involucraría entonces, en el contexto del presente artículo y habitualmente en la industria: la comparación entre los errores e incertidumbres de un instrumento o equipo de medición, determinados en su calibración en laboratorio y que figuran en el certificado de calibración, con los errores máximos permisibles (MPE: maximum permisible error) declarados por el fabricante. En muchas ocasiones éstos se indican en los folletos comerciales como exactitud (accuracy) o precisión (precision), referencias que no son del todo acertadas ya que implicarían lo opuesto.

En este sentido, recomiendo revisar la terminología del VIM – JCGM200:2012 para tener claridad en el significado de éstos y otros términos metrológicos.

Rigurosamente los requisitos metrológicos deben estar en función de las necesidades que se planteen a priori para el proceso de medición, que deben estar definidas en base a los requisitos del producto o servicio. Sin confirmación metrológica no es posible garantizar la calidad del proceso productivo y la confiabilidad del producto.

Por otro lado es crucial establecer una metodología para el aseguramiento de calidad de las mediciones y el seguimiento de la validez de los resultados, mediante un plan de calibración, la participación en ensayos de aptitud, intercomparaciones, intracomparaciones, ensayos de validación, uso de patrones de trabajo o de verificación intermedia, auditorías internas y el control permanente de registros y documentos.

Entre otras exigencias del SGC, la empresa debe tener documentado procedimientos para determinar o modificar los intervalos de confirmación metrológica y de calibración, ya que éstos deben revisarse y ajustarse cuando sea necesario para asegurar el cumplimiento continuo de los requisitos metrológicos especificados. Una organización que mantenga intervalos de calibración/confirmación sin revisar, determinados únicamente por intuición ingenieril, por ejemplo de 1 año, no es confiable a priori. Se recomienda observar los lineamientos dados en el documento OIML D 10 para determinar los intervalos de re-calibración, buscando optimizar el compromiso del riesgo de falla entre calibraciones con intervalos amplios y el costo de operación por calibraciones frecuentes en intervalos cortos.

Redefinir la frecuencia de calibración. OIML D 10.

La Guía para la Determinación de Intervalos de Calibración de Instrumentos de Medición ILAC G24 – OIML D 10 tiene como propósito dar a los laboratorios alternativas para determinar y revisar sus intervalos de calibración y confirmación metrológica. Presenta diferentes metodologías que incluyen análisis estadístico, tendencias temporales, verificaciones intermedias, siendo fundamental el estudio pormenorizado de cada situación en particular tomando en cuentas el uso del equipo y cuestiones propias de cada disciplina.

Los principales factores que influyen en la determinación del intervalo de calibración inicial de un instrumento o grupo de instrumentos son: recomendación del fabricante,  recomendación de Laboratorios Nacionales, extensión y severidad de uso, efectos ambientales (temperatura, humedad), incertidumbre requerida de medición, error máximo tolerado (metrología legal), datos publicados acerca del equipo.

Los criterios para el ajuste de los intervalos de calibración y consiguiente re-determinación de los períodos de calibración se basan en el uso de uno o más de los 4 métodos referidos en la guía OIML D10, que se mencionan a continuación:

1) Ajuste automático o “en escalera” (tiempo calendario): cada vez que un instrumento es calibrado, el intervalo de calibración es extendido si el instrumento está dentro de tolerancia o reducido si el instrumento está fuera de tolerancia.

2) Carta de Control (tiempo calendario): son las herramientas estadísticas más usadas en control de calidad y monitoreo de los equipos. Se eligen puntos significativos de calibración y los resultados se grafican en el tiempo para obtener la deriva, valorar la estabilidad y proponer el intervalo de calibración adecuado.

3) Tiempo en “uso”: el instrumento es clasificado con un indicador de tiempo transcurrido y se recalibra cuando el indicador alcanza el valor especificado. Ejemplo: Termopares sometidos a temperaturas extremas.

4) Verificación en Servicio o Prueba de “Caja Negra”: los parámetros críticos de instrumentos complejos son verificados frecuentemente contra un patrón de verificación. Si el instrumento es encontrado fuera de tolerancia, se debe realizar una calibración completa.

El objetivo principal de las Verificaciones Intermedias es mantener la confianza en el estado de calibración de los equipos y no sustituye de ninguna manera a la calibración. Una representación de la operatoria propuesta en el último método se aprecia en la Fig. 2.

Es importante tomar en cuenta que para mantener la confiabilidad metrológica es necesario que el personal involucrado desarrolle los conocimientos y las competencias para:

– controlar que los equipos de medición tengan los intervalos máximos de calibración adecuados, en base al análisis de evidencias, sin afectar la integridad de la calidad de los productos finales

– analizar las diferentes metodologías o recomendaciones que existen para determinar y ajustar la frecuencia de calibración

– establecer criterios válidos para determinar los intervalos de verificación en los equipos de medición de los laboratorios y equipos de medición.

Prof. Mgtr. Ing. Nancy Leonor BRAMBILLA

Directora del Centro de Metrología CEMETRO

UTN – FRCórdoba

Directora del Posgrado de Calidad de UTN FRC

Más información: nancybrambilla@gmail.com