Metrología, confirmación metrológica y seguridad en la construcción

 

 Ingeniero Octavio López Contreras  

Resumen:

Para garantizar la seguridad en la cosntrucción, es preciso llevar un control de las pruebas y mediciones que se realicen. Éste control debe basarse en un sistema de calidad y un sistema de confirmación metrológico que de cuenta de un buen funcionamiento de los equipos

Todo proyecto de construcción requiere un diseño, en el cual siempre se habla del factor seguridad, que la mayoría de las veces se expresa en un porcentaje. Dicho factor de “miedo” cubre todas aquellas desviaciones involucradas e inherentes a los procesos constructivos, como son las que se refieren a la calidad de los materiales, las dosificaciones adecuadas, los estrictos controles durante la fabricación, transportación,  colocación y mantenimiento de todos los productos empleados en la construcción –sean o no derivados del cemento y del concreto– que puedan afectar las características finales de la obra, manejando sus respectivas tolerancias según el papel que juegue cada elemento en la edificación de que se trate.

Cuando hablamos de seguridad, surge un interrogante: ¿cuánto cuesta la seguridad? Esta pregunta alguna vez la hemos escuchado, pero en función de la calidad (¿cuánto cuesta la calidad?). Ahora, en cambio, nos preguntamos: ¿cuánto nos cuesta la inseguridad?, o también, ¿cuáles serían las consecuencias de edificar sin seguridad?

Pues bien, si hacemos un análisis  nos damos cuenta de que es sumamente necesario considerar un factor de seguridad y siempre procurar que  tenga el menor costo posible. Esto lo podemos lograr llevando un control de todas las pruebas y mediciones  que se realicen para la selección de materiales, procesos de fabricación y durante la edificación. Dicho control debe estar basado en un sistema de calidad y sobre todo en un sistema de confirmación me-trológica. Así podremos lograr seguridad a bajo costo.

La seguridad inicia en los laboratorios de control de calidad de los materiales empleados en la construcción. Como ejemplos podemos citar los laboratorios independientes  y los  internos de las plantas cemen-teras, premezcladoras y de prefabricados, entre otras.

Por consiguiente, es en ellos en donde se debe instalar como prioridad un sistema de confirmación metrológica. De este modo se garantizará seguridad a los clientes y se dará cumplimiento a uno de los elementos de mayor incidencia de no conformidades de los 20 puntos de la norma ISO 9001 en los procesos de certificación de sistemas de calidad; dicho punto es el 4.11 (Control de equipo de inspección, medición y prueba), que dice lo siguiente:

l Utilizar el equipo de tal manera que se asegure que la incertidumbre de la medición es conocida y es consistente con la capacidad de medición requerida.

l Determinar las mediciones que deben realizarse y  la exactitud requerida.

l  Identificar, calibrar y ajustar todo el equipo de inspección, medición y prueba que pueda afectar la calidad del producto con equipo certificado con trazabilidad a patrones nacionales reconocidos.

l  Asegurar que el equipo de inspección, medición y prueba  cumple los requerimientos de exactitud, repetibilidad y reproduci-bilidad.

 

Sistema de confirmación metrológica

Un sistema de confirmación me-trológica establece dentro de cada empresa, laboratorio de pruebas o calibración, la metodología o conjunto de operaciones necesarias para asegurar que todos los elementos involucrados de los equipos de inspección, medición y prueba  cumplan los requisitos establecidos para el uso determinado, lo cual incluye calibración, cualquier ajuste o reparación necesaria y la subsecuente calibración.

Las características metrológi-cas son un componente esencial del sistema de confirmación.  Es necesario que se incluya en los procedimientos  una lista de requi-sitos especificados basándose en manuales del fabricante, normas y regulaciones. Cuando las fuentes son inadecuadas, el usuario debe determinar los requisitos.

Resulta conveniente designar a un miembro competente del personal con la autoridad para verificar que se efectúen las confirmaciones de acuerdo con el sistema y que el equipo se encuentra en condiciones satisfactorias.

Objetivo o propósito

El propósito de un sistema de confirmación metrológica es reducir al máximo el riesgo de que el equipo de medición produzca resultados con errores fuera de tolerancias; y cuidar que se mantenga dentro de los limites aceptables. Se pueden utilizar técnicas estadísticas apropiadas para analizar los resultados de calibraciones anteriores.

Es recomendable que los errores atribuibles a las calibraciones sean lo más pequeños posibles.

Las revisiones periódicas del buen funcionamiento de los equipos nos pueden ahorrar muchos problemas y, por consiguiente, ahorrar muchos pesos.

Una verificación interna es de mucha utilidad siempre y cuando se realice en las condiciones más apropiadas y con los instrumentos o patrones adecuados. De este modo se asegura que el instrumento de medición continúa midiendo bien y funciona correctamente. La utilización de un patrón de verificación no es de ninguna manera un sustituto de la calibración y confirmación regulares del instrumento, pero puede prevenir la utilización de un instrumento que deja de cumplir con la especificación dentro del lapso de dos confirmaciones formales.

 

Programación de confirmaciones y procedimientos

Previo a la ejecución de cualquier tipo de prueba o ensayo debemos verificar si los equipos de medición y prueba que serán utilizados cuentan con los requisitos mínimos para dar cumplimiento a las especificaciones y si tienen la exactitud, estabilidad, alcance de medición, resolución, incertidumbre y repetibilidad apropiadas para la aplicación determinada.

Es recomendable utilizar técnicas estadísticas de cada equipo para vigilar y controlar continuamente las cualidades y aptitudes de cada instrumento así como la incertidumbre.

En el sistema de confirmación metrológica debemos desarrollar procedimientos que establezcan claramente los lineamientos para las confirmaciones y asegurar la validez resultante de las mediciones obtenidas durante los ensayos.

Estos procedimientos pueden elaborarse utilizando las técnicas del control estadístico del proceso, las que permiten determinar derivas (variaciones de los resultados debido al ambiente, la severidad de uso, etc.) y fallas, y tomar las acciones correctivas necesarias al intercomparar localmente  patrones o instrumentos de medición. El control estadístico es complementario de las calibraciones y refuerza la confianza  en las mediciones resultantes durante los lapsos entre confirmaciones.

Para el cumplimiento de las normas internacionales de calidad, es indispensable mantener los registros de todas las confirmaciones que se realicen para cada equipo de medición y prueba. Además, esto es de gran ayuda para determinar la correcta identificación de los instrumentos: marca, modelo, serie, alcance de medición, mantenimiento, operación, calibracio-nes y otras características relevantes tales como restricciones, cuidados y periodos de confirmación.

 

Registros y archivo

Es necesario guardar indefinidamente los registros de los patrones ya que pueden ser de gran utilidad para conformar historiales de estabilidad del comportamiento metro-lógico. Para el caso de equipos de inspección y prueba, hay que definir la utilidad de las confirmaciones anteriores para establecer los periodos de almacenaje de registros.

Cuando se detecte equipo no conforme, es decir, cualquier equipo de inspección,  medición y prueba que ha sufrido daño, ha sido sobrecargado o mal utilizado, muestra mal funcionamiento o se tiene duda de él, o ha rebasado el lapso de confirmación establecido, debe ser retirado de servicio o bien, marcado o etiquetado hasta que se eliminen las razones de su no conformidad y sea nuevamente confirmado.

Al hablar del marcado o etiquetado, es importante mencionar que cuando se presenta un equipo con fallas, es usual  ajustarlo, reconstruirlo o repararlo hasta que vuelva a funcionar correctamente. Pero si esto no resulta práctico, es necesario considerar la degradación  o desecho del equipo. Esta degradación se debe utilizar con sumo cuidado ya que se pueden tener equipos aparentemente iguales y con errores máximos diferentes, de donde se desprende la importancia del correcto etiquetado, por ser la única manera de poder diferenciar dichos equipos.

Ahora bien, ¿cuándo se requiere realizar una confirmación?

Todos los equipos de medición deben ser calibrados a intervalos adecuados, establecidos  con base en su estabilidad, propósito y utilización. Los lapsos deben ser tales que consideren la siguiente confirmación antes de cualquier cambio significativo probable en la exactitud del equipo. Dependiendo de los resultados de calibración en las confirmaciones previas, los lapsos pueden acortarse, de ser necesario, para asegurar la continuidad de la exactitud.

Pero los lapsos de confirmación no deben prolongarse, a no ser que los resultados  de las calibraciones previas proporcionen datos definitivos de que dicha acción no afectará adversamente la confianza en la exactitud del equipo de medición.

El propósito de la confirmación periódica es asegurar que el equipo de medición no haya sufrido deterioro en su exactitud, y prevenir que sea utilizado cuando exista posibilidad significativa de producir resultados erróneos.

Es imposible determinar un lapso de confirmación tan corto  que no deje la posibilidad de que el equipo de medición falle antes de concluir el lapso de confirmación establecido.

Las confirmaciones frecuentes son caras y ponen fuera de servicio al equipo, requiriendo equipo de reemplazo o causando la interrupción del trabajo.

Hasta que exista suficiente evidencia estadística de ocurrencias de no conformidades, los lapsos de confirmación sólo se pueden determinar por las experiencias de otros o por estimación.

La integridad de los equipos es un punto más que hay que considerar en todo sistema de confirmación metrológica ya que el acceso de personal no capacitado a los dispositivos de ajuste en los equipos de medición puede alterar su desempeño. Se recomienda mantener los dispositivos de ajuste con un sello diseñado de tal forma que su alteración sea evidente para el personal, que sabrá así que el instrumento ha sido alterado o dañado cuando se observe una violación de los sellos, lo cual los llevará a tomar las acciones pertinentes para una nueva confirmación.

La decisión acerca de cuáles instrumentos deben sellarse y qué material se utilizará –etiqueta, soldadura, alambre, pintura, etc.–, será a juicio del usuario o responsable designado por la empresa para estos controles. Es conveniente documentar los detalles de implantación de los sellos para su fácil utilización, inspección, rastreo y reporte en caso de ser violados  o alterados.

 

Proveedores de servicios externos

Todos los servicios externos deben tener la calidad requerida, principalmente cuando estos productos y servicios afecten significativa-mente la confiabilidad de las mediciones que se realicen en nuestra empresa o laboratorio.

Para asegurar la calidad de los servicios externos, debemos recurrir a aquellos proveedores que ya han sido acreditados por alguna entidad competente, cuando estén disponibles; pero cabe aclarar que el usuario no queda liberado de la responsabilidad de los resultados de las pruebas que realice.

Como proveedor de servicios de calibración y pruebas, el IMCYC mantiene entre sus registros los documentos oficiales que avalan las confirmaciones de equipos de inspección, medición y prueba, así como la trazabilidad correspondiente, al igual que los patrones utilizados por su laboratorio de metrología, tanto de fuerza como de masa en el caso de calibración de máquinas de prueba y de instrumentos para pesar, y los acredi-tamientos vigentes correspondientes. Dichas evidencias demuestran la confiabilidad de las mediciones que se realizan dentro y fuera del Instituto y estamos en la mejor disposición para una evaluación externa ya sea con visitas de auditorías por parte de nuestros clientes o bien mostrando personalmente la documentación que respalda la calidad de nuestros servicios. Además, contamos con la trazabilidad directa del patrón nacional de fuerza, y en el área de masa tenemos perfectamente documentada la cadena de trazabi-lidad hacia el patrón nacional y la correcta diseminación de incertidumbre.

Cabe hacer algunas precisiones respecto al término trazabi-lidad, para que tengamos la capacidad de determinar nuestras propias cartas de trazabilidad en las mediciones o pruebas que realizamos, y la influencia de nuestros proveedores de servicios de calibración.

El término trazabilidad, tomado de la NMX-Z-55-1997:IMNC, es la propiedad del resultado de una medición  o de un patrón, tal que ésta pueda ser relacionada con referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida  de comparaciones que tengan todas las incertidumbres determinadas. Comúnmente, este concepto se expresa por el adjetivo trazable, y la cadena ininterrumpida de comparaciones es llamada cadena de trazabilidad.

De este modo, todos podemos proporcionar evidencias de la tra-zabilidad si obtenemos los servicios de calibración de un proveedor formalmente acreditado.

Determinación de lapsos de confirmación

Los principales factores que influyen para determinar la frecuencia de confirmación son los siguientes:

a)  Tipo de equipo

b)  Recomendaciones del fabricante

c)  Tendencia de los resultados de calibraciones previas

d)  Registros históricos del mantenimiento y servicio

e)  Tendencia al desgaste y deriva

f)   Frecuencia de revisión cruzada contra otro equipo  de medición

g)  Frecuencia y formalidad de las verificaciones internas

h) Condiciones ambientales

i)   Frecuencia y severidad del uso

j)    Exactitud de la medición requerida

k)  Gravedad de las consecuencias de tomar como correcto un valor de medición incorrecto debido a fallas en el equipo de medición.

Criterios:

a) Reducir el riesgo de que un equipo deje de estar conforme  a la especificación cuando esté en uso

b) Mantener el mínimo de costo

Métodos:

a) Ajuste automático

Este método sugiere que cuando un dispositivo de un equipo es confirmado rutinariamente, el intervalo siguiente se amplía si se encuentra que el instrumento está dentro de tolerancias o se reduce si se encuentra fuera de tolerancia. La desventaja que presenta es el poder mantener la carga de trabajo ininterrumpida y balanceada y que se requiere una planeación detallada.

b) Carta de control

Se eligen los mismos puntos de calibración  de cada confirmación y se grafican los resultados contra el equipo.

De estas gráficas se calcula la dispersión y la deriva, ya sea que la deriva media sea la deriva de un lapso de confirmación o, en el caso de equipo muy estable, deriva sobre varios lapsos. De estas cifras se puede calcular la deriva efectiva.

El método permite una variación considerable de lapsos de confirmación contra los ya prescritos sin invalidar los cálculos; se puede calcular la confiabilidad y, por lo menos en teoría, éste da el lapso de confirmación eficiente. Además, el cálculo de la dispersión indica si los límites de especificación del fabricante son razonables y el análisis de la deriva encontrada puede ayudar a encontrar la causa de la misma.

c) Tiempo calendario

Este método nos recomienda agrupar los instrumentos de medición con base en la marca, su confiabilidad y estabilidad esperadas, y asignarles un lapso de confirmación basado en un juicio propio.

Al final de cada lapso de confirmación, se determina la cantidad de dispositivos no conformes de cada grupo. Si la proporción de estos no conformes es alta, se recomienda que el lapso de confirmación se reduzca.

Si un grupo de dispositivos de una marca en particular no se comporta como el resto del grupo, es conveniente cambiar a este sub-grupo su lapso de confirmación. Por otro lado, si la proporción de dispositivos no conformes  en un grupo determinado resulta muy baja, puede ser económicamente justificable incrementar el lapso de confirmación.

d) Tiempo de operación

En este método, el lapso de confirmación se expresa en horas de uso en lugar de meses calendario  o tiempo transcurrido. Su ventaja consiste en que el número de confirmaciones realizadas, y por lo tanto el costo de la confirmación, varía en proporción directa con el tiempo de operación del equipo.

Sin embargo, también tiene algunas desventajas. Por un lado, no es conveniente cuando el equipo deriva o se deteriora en periodos largos de almacenamiento, o cuando ha estado sujeto a ciclos cortos de encendido y apagado; en cualquier caso, es conveniente tener un respaldo de tiempo calendario. Además, es mucho mas difícil lograr un flujo continuo de trabajo  con este método que con los otros ya mencionados, debido a que el laboratorio desconoce la fecha en que el lapso de confirmación termina.

e) Prueba en servicio

Este método es aplicable a instrumentos y tableros de prueba complejos. Los parámetros críticos se inspeccionan frecuentemente (una o más veces al día) con equipo de calibración portátil. Si se encuentra que el equipo no está conforme al revisarse, se envía a confirmación completa.

La ventaja de este método es que proporciona disponibilidad máxima del equipo para ser utilizado. Es muy práctico para equipo separado geográficamente del laboratorio de calibración, ya que una confirmación completa se lleva a cabo solamente cuando es necesario o con lapsos de confirmación amplios.

 

Conclusión

Una correcta evaluación del sistema de confirmación metrológica de nuestra empresa o laboratorio  nos traerá como consecuencia una garantía de seguridad en todas las mediciones que se realicen en cualquier momento, y evitar los riesgos y consecuencias que traería el tomar resultados erróneos como correctos en la emisión de un dictamen o informe y utilizarlos en alguna edificación. Además, una buena selección y aplicación de los periodos o lapsos de confirmación o calibración formal nos ayuda en buena medida a tener la certeza de la veracidad de nuestras pruebas, alarga la vida de nuestros equipos y mejora la economía de nuestros servicios al reducir gastos innecesarios en calibraciones y mantenimientos correctivos así como el desecho y cambio de equipo innecesariamente.

Finalmente, la recomendación es que, siempre que se requiera, no hay que dudar en acercarse a los laboratorios de calibración acreditados para solicitar la programación de servicios con anticipación, pedir asesorías o el apoyo técnico para mejorar la calidad de los servicios mediante el fortalecimiento del sistema de confirmación metrológica.

 

Bibliografía

ISO 10012 -1:1992  Quality assurance requirements for measuring equip-ment.Metrological confirmation  system for measuring equipment.

ISO 9000 -1:1994 Quality management and quality assurance standards. Guidelines for selection and use.

ISO 9001: 1994 Quality sistems-model for quality assurance in design/development, production instalation and servicing.

NMX-Z-55:1997 IMNC: Proyecto de norma Metrología / vocabulario de términos fundamentales y generales.

 El ingeniero Octavio López Contreras es jefe de laboratorio del área de metrología del IMCYC.

 

   

 

 

Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.
Revista Construcción y Tecnología 
Julio 2000
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