En Construcción.

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Proceso de Calibración de Herramientas de Medición en el Montaje de Estructuras Metálicas

El proceso de calibración es un conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificadas, la relación entre los valores indicados por una herramienta de medición y los valores correspondientes a un patrón de referencia. En el contexto del montaje de estructuras metálicas, un proceso de calibración riguroso y bien documentado es esencial para garantizar la precisión y confiabilidad de las mediciones, lo que a su vez asegura la calidad y seguridad de la estructura. Este proceso no se limita a un simple ajuste de la herramienta, sino que implica una comparación formal con patrones trazables, la determinación de los errores e incertidumbres de la medición, y la emisión de un certificado o informe de calibración. En Colombia, y particularmente en ciudades como Bogotá, donde la industria de la construcción está sujeta a normas técnicas y de calidad, el proceso de calibración debe realizarse siguiendo estándares reconocidos y, preferiblemente, por laboratorios acreditados.

Importancia de un Proceso de Calibración Bien Definido

Un proceso de calibración bien definido y ejecutado correctamente ofrece los siguientes beneficios:

• Resultados Confiables: Asegura que las herramientas de medición proporcionen resultados precisos y confiables, dentro de los rangos de tolerancia especificados.
• Trazabilidad Metrológica: Establece una cadena ininterrumpida de comparaciones que vinculan las mediciones realizadas con la herramienta a patrones nacionales o internacionales, garantizando la trazabilidad metrológica.
• Cumplimiento Normativo: Permite demostrar el cumplimiento de las normas técnicas y de calidad aplicables, como la NTC-ISO/IEC 17025 para laboratorios de calibración y las normas específicas del sector de la construcción.
• Prevención de Errores: Minimiza el riesgo de errores de medición que puedan comprometer la calidad, el ajuste, la alineación y la seguridad de la estructura metálica.
• Detección Temprana de Problemas: Permite identificar desviaciones, tendencias o problemas en el funcionamiento de las herramientas de medición antes de que generen errores significativos.
• Toma de Decisiones Informada: Proporciona información objetiva para la toma de decisiones sobre el uso, mantenimiento, reparación o reemplazo de las herramientas de medición.
• Reducción de Costos: Evita retrabajos, desperdicios de material y problemas de calidad causados por mediciones incorrectas, lo que se traduce en una reducción de costos.
• Mejora Continua: Facilita la mejora continua de los procesos de medición y la gestión de la calidad en el proyecto.
• Respaldo: En caso de auditorías.

Pasos del Proceso de Calibración

Aunque los detalles específicos del proceso de calibración pueden variar según el tipo de herramienta, el método de calibración y los requisitos del cliente o de la norma aplicable, en general, el proceso de calibración incluye los siguientes pasos:

1. Preparación:
   • Identificar la herramienta de medición a calibrar.
   • Verificar el estado general de la herramienta (limpieza, daños, funcionamiento).
   • Reunir la documentación necesaria (manual del usuario, certificado de calibración anterior, si aplica).
   • Seleccionar el método de calibración adecuado.
   • Seleccionar los patrones de referencia necesarios, asegurando que sean trazables a patrones nacionales o internacionales y que tengan una incertidumbre de medición adecuada para la calibración.
   • Preparar el área de calibración, asegurando que las condiciones ambientales (temperatura, humedad, iluminación, vibraciones) sean adecuadas para la calibración.
   • Estabilizar la herramienta y los patrones a la temperatura ambiente durante el tiempo necesario.
2. Ejecución de la Calibración:
   • Realizar las mediciones siguiendo el método de calibración seleccionado, comparando las indicaciones de la herramienta con los valores conocidos de los patrones de referencia.
   • Realizar un número suficiente de mediciones en diferentes puntos del rango de medición de la herramienta.
   • Registrar cuidadosamente los resultados de las mediciones, incluyendo las indicaciones de la herramienta, los valores de los patrones, las condiciones ambientales y cualquier otra información relevante.
3. Cálculo de Errores e Incertidumbres:
   • Calcular los errores de medición de la herramienta, como la diferencia entre las indicaciones de la herramienta y los valores de los patrones.
   • Estimar la incertidumbre de la medición, considerando todas las fuentes de error que pueden afectar los resultados de la calibración (errores de los patrones, errores del método, errores del operador, errores debidos a las condiciones ambientales, etc.).
4. Evaluación de los Resultados:
   • Comparar los errores e incertidumbres de la medición con los criterios de aceptación o tolerancias especificados para la herramienta.
   • Determinar si la herramienta cumple o no con los criterios de aceptación.
5. Emisión del Certificado o Informe de Calibración:
   • Documentar los resultados de la calibración en un certificado o informe de calibración, que incluya toda la información requerida por la norma aplicable (por ejemplo, NTC-ISO/IEC 17025) o por el cliente.
   • Incluir una declaración clara sobre si la herramienta cumple o no con los criterios de aceptación.
   • Firmar el certificado o informe por el responsable de la calibración y, en su caso, por el responsable de la aprobación de los resultados.
6. Etiquetado de la Herramienta:
   • Colocar una etiqueta de calibración en la herramienta, indicando la fecha de calibración, la fecha de próxima calibración y la identificación del responsable de la calibración.
7. Registro de la Calibración:
   • Registrar la información de la calibración.

Métodos de Calibración

Existen diferentes métodos de calibración, que varían según el tipo de herramienta de medición y la magnitud a medir. Algunos métodos comunes son:

• Comparación Directa: Se compara directamente la indicación de la herramienta con el valor de un patrón de referencia de la misma magnitud. Por ejemplo, calibrar un flexómetro comparándolo con una cinta patrón.
• Comparación por Sustitución: Se utiliza un dispositivo de transferencia (por ejemplo, un comparador) para comparar la herramienta con un patrón de referencia. Por ejemplo, calibrar un calibrador utilizando bloques patrón y un comparador.
• Método de Cero: Se ajusta la herramienta a cero utilizando un patrón de referencia y luego se verifica su indicación en otros puntos del rango de medición. Por ejemplo, calibrar un micrómetro utilizando bloques patrón.
• Método de los Mínimos Cuadrados: Se realizan varias mediciones en diferentes puntos del rango de medición de la herramienta y se ajusta una curva matemática a los datos para determinar los errores de la herramienta. Se utiliza comúnmente en la calibración de instrumentos más complejos, como estaciones totales.
• Calibración por Puntos Fijos: Se utiliza para instrumentos que miden magnitudes físicas que tienen puntos fijos definidos, como la temperatura (puntos de fusión y ebullición del agua).

Patrones de Referencia

Los patrones de referencia son elementos o instrumentos que se utilizan como base para comparar y calibrar las herramientas de medición. Los patrones de referencia deben ser:

• Trazables: Su valor debe estar relacionado con patrones nacionales o internacionales a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones, con incertidumbres conocidas.
• Estables: Su valor debe ser estable en el tiempo y no verse afectado significativamente por las condiciones ambientales.
• Adecuados: Deben tener una incertidumbre de medición suficientemente pequeña para la calibración de la herramienta en cuestión (generalmente, se recomienda que la incertidumbre del patrón sea al menos 3 o 4 veces menor que la tolerancia de la herramienta a calibrar).
• Calibrados: Deben estar calibrados periódicamente por un laboratorio acreditado o por un organismo nacional de metrología.

Ejemplos de patrones de referencia comunes:

• Bloques patrón.
• Cintas patrón.
• Pesas patrón.
• Generadores de señales.
• Resistencias patrón.

Condiciones Ambientales

Las condiciones ambientales, como la temperatura, la humedad, la presión atmosférica, la iluminación y las vibraciones, pueden afectar los resultados de la calibración. Es importante:

• Controlar las Condiciones Ambientales: Realizar la calibración en un ambiente controlado, donde las condiciones ambientales se mantengan dentro de los rangos especificados por el método de calibración o por el fabricante de la herramienta.
• Registrar las Condiciones Ambientales: Registrar las condiciones ambientales durante la calibración (temperatura, humedad, etc.) en el certificado o informe de calibración.
• Corregir los Resultados: Si es necesario, corregir los resultados de la calibración para tener en cuenta el efecto de las condiciones ambientales.
• Estabilización: Permitir que la herramienta y los patrones alcancen la temperatura ambiente antes de iniciar la calibración.

Cálculo de Errores e Incertidumbres

El cálculo de errores e incertidumbres es una parte esencial del proceso de calibración:

• Error de Medición: Es la diferencia entre el valor medido por la herramienta y el valor verdadero (o convencionalmente verdadero) del patrón de referencia.
• Incertidumbre de la Medición: Es una estimación del rango de valores dentro del cual se encuentra el valor verdadero de la magnitud medida, con un cierto nivel de confianza. La incertidumbre de la medición tiene en cuenta todas las fuentes de error que pueden afectar los resultados de la calibración, como los errores de los patrones, los errores del método, los errores del operador, los errores debidos a las condiciones ambientales, etc.

El cálculo de la incertidumbre de la medición se realiza siguiendo guías internacionales, como la "Guía para la Expresión de la Incertidumbre de Medición" (GUM) o la norma ISO/IEC 17025. Se deben tener en cuenta todas las fuentes de incertidumbre.

Criterios de Aceptación (Tolerancias)

Los criterios de aceptación, también conocidos como tolerancias, son los límites máximos permitidos para los errores de medición de la herramienta. Estos criterios pueden estar definidos por:

• Normas Técnicas: Normas nacionales o internacionales que especifican las tolerancias para diferentes tipos de herramientas de medición.
• Especificaciones del Fabricante: El fabricante de la herramienta puede especificar tolerancias en el manual del usuario o en la hoja de datos del producto.
• Requisitos del Cliente: El cliente puede especificar tolerancias específicas para las herramientas utilizadas en un proyecto.
• Requisitos del Proceso: Las tolerancias pueden definirse en función de las necesidades específicas del proceso de medición en el que se utiliza la herramienta.

Si los errores de medición de la herramienta superan los criterios de aceptación, la herramienta se considera "fuera de tolerancia" o "no conforme" y debe ser ajustada, reparada o reemplazada.

Documentación del Proceso de Calibración

La documentación es un aspecto crítico del proceso de calibración. Se debe documentar detalladamente cada paso del proceso, incluyendo:

• Procedimiento.
• Identificación de la herramienta.
• Patrones usados.
• Condiciones ambientales.
• Resultados de la medición.
• Cálculos.
• Incertidumbre.
• Conclusión.
• Responsables.
• Fecha.

Calibración Interna vs. Externa

La calibración puede ser realizada por:

• Laboratorios de Calibración Externos: Preferiblemente acreditados bajo la norma NTC-ISO/IEC 17025.
• Personal Interno de la Empresa: Siempre y cuando se cumplan los requisitos de competencia técnica, trazabilidad de los patrones, documentación de los procedimientos y estimación de la incertidumbre.

La decisión de realizar la calibración interna o externa depende de varios factores, como la disponibilidad de recursos, la complejidad de las herramientas, los requisitos normativos y los costos.

Calibración de Equipos Específicos en el Montaje de Estructuras Metálicas

A continuación, se describen brevemente los procesos de calibración para algunas herramientas de medición comunes en el montaje de estructuras metálicas:

Flexómetros (Cintas Métricas)

1. Inspeccionar visualmente la cinta para detectar daños, dobleces o desgaste.
2. Extender completamente la cinta y compararla con una cinta patrón o un calibrador de bloques patrón de longitud conocida y trazable.
3. Verificar la longitud total de la cinta y la precisión de las marcas intermedias a diferentes distancias.
4. Registrar los errores encontrados y calcular la incertidumbre de la medición.
5. Si los errores superan las tolerancias especificadas, la cinta debe ser reemplazada.

Niveles

1. Colocar el nivel sobre una superficie de referencia nivelada (por ejemplo, una mesa de planitud o una base de nivelación).
2. Verificar la posición de la burbuja o la indicación del sensor electrónico.
3. Girar el nivel 180 grados y verificar nuevamente la posición de la burbuja o la indicación del sensor.
4. Si el nivel es de burbuja, la burbuja debe permanecer centrada en ambas posiciones. Si es electrónico, la indicación debe ser la misma en ambas posiciones (o con una diferencia mínima aceptable).
5. Repetir el proceso en diferentes direcciones (longitudinal, transversal).
6. Para niveles láser, verificar la precisión del rayo láser utilizando un objetivo o una regla graduada.
7. Registrar los errores encontrados y calcular la incertidumbre de la medición.

Teodolitos y Estaciones Totales

La calibración de teodolitos y estaciones totales es un proceso complejo que generalmente debe ser realizado por laboratorios especializados. El proceso incluye:

1. Verificación de la verticalidad del eje principal.
2. Verificación de la horizontalidad del eje de muñones.
3. Verificación de la colimación horizontal y vertical.
4. Verificación de la precisión de los círculos graduados (horizontal y vertical).
5. Verificación del compensador (si aplica).
6. Verificación del distanciómetro (para estaciones totales).
7. Verificación del sistema de puntería (anteojo, plomada óptica).

Medidores Láser de Distancia

1. Verificar la precisión del medidor a diferentes distancias conocidas, utilizando un patrón de longitud trazable (por ejemplo, una cinta patrón o un interferómetro láser).
2. Realizar mediciones a distancias cortas, medias y largas, dentro del rango de medición del instrumento.
3. Registrar los errores encontrados y calcular la incertidumbre de la medición.

Calibradores (Pie de Rey)

1. Verificar el cero del calibrador (cuando las mordazas están cerradas).
2. Utilizar bloques patrón de diferentes dimensiones para verificar la precisión de las mordazas para mediciones externas.
3. Utilizar anillos patrón o bloques patrón para verificar la precisión de las mordazas para mediciones internas.
4. Verificar la precisión de la varilla de profundidad (si aplica).
5. Registrar los errores encontrados y calcular la incertidumbre de la medición.

Calibración de Micrómetros

1. Limpieza: Asegurarse de que las superficies de medición del micrómetro (yunque y husillo) estén limpias y libres de polvo o residuos.
2. Verificación del Cero: Cerrar suavemente el micrómetro hasta que el husillo haga contacto con el yunque.
3. Calibración con Bloques Patrón: Seleccionar un conjunto de bloques patrón que cubran el rango de medición.

Calibración de Torquímetros

La calibración de un torquímetro es un proceso esencial para asegurar que la herramienta aplique el torque correcto, y es fundamental en aplicaciones donde se requiere un apriete preciso de pernos y tuercas.

• Se debe llevar a un laboratorio.
• Se usa un calibrador de torque.

Errores Comunes en el Proceso de Calibración y Cómo Evitarlos

• No seguir el procedimiento de calibración adecuado: Utilizar un procedimiento estandarizado y documentado para cada tipo de herramienta.
• No utilizar patrones de referencia trazables: Utilizar patrones de referencia calibrados y trazables a patrones nacionales o internacionales.
• No controlar las condiciones ambientales: Realizar la calibración en un ambiente controlado y registrar las condiciones ambientales.
• No considerar todas las fuentes de incertidumbre: Realizar un análisis exhaustivo de todas las fuentes de incertidumbre que pueden afectar los resultados de la calibración.
• No documentar adecuadamente el proceso: Registrar detalladamente cada paso del proceso de calibración y todos los datos relevantes.
• No capacitar adecuadamente al personal: Capacitar al personal que realiza las calibraciones en los procedimientos correctos y en la interpretación de los resultados.

Importancia de la Calibración en Campo

Además de las calibraciones periódicas en laboratorio, es recomendable realizar verificaciones o calibraciones en campo, especialmente antes de iniciar mediciones críticas o después de que una herramienta haya sufrido un golpe o caída. Esto se hace para tener seguridad.

Tablas

Pasos del Proceso de Calibración

Métodos de Calibración

Ejemplo de Proceso de calibración (Flexómetro)