La problemática de la medición i
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Introducción didáctica a la problemática de la metrologia haciendo uso de la similitud entre cowboys tirando a blancos y sistemas de medición.
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- 1. La problemática de la Metrología Una visión distinta Ing. Jorge A. Osinski
- 2. Instructivo para quien presente este contenido Introducción & Objetivo La Metrología es percibida, por la generalidad de la población, como una materia “dura” y complicada, mezcla de matemática obscura y física inalcanzable para la mayoría de los mortales. El objetivo de esta presentación es lograr una aproximación intuitiva de la audiencia (Estudiantes de los Postgrados de Calidad de la Universidad del Salvador) a los conceptos básicos de la Metrología, removiendo prejuicios y ayudando así a crear una predisposición positiva al abordaje más profundo en el resto del curso. Cómo usar este material Se trabaja a partir de la analogía entre la realización de disparos por parte de dos “cowboys”, totalmente distintos entre si, y las mediciones en distintos ámbitos. Se busca que la audiencia debata sus percepciones sobre el material que ve y el docente la vaya llevando hacia los significados, conceptos y términos usados en la Metrología. La sección de Notas de esta presentación es una guía para el docente y provee acceso a definiciones y conceptos para los alumnos. Finalmente, se le provee a los alumnos un hipervínculo al Vocabulario Internacional de Metrología de ISO y a un video de YouTube que ayuda a repasar los conceptos vistos. Nota: Esta presentación tiene partes animadas
- 3. “Ringo” “Durango Kid” Nuestros personajes
- 4. Una de cowboys… • Les pedimos a Ringo y a Durango Kid que le tiren a una chapa… • … Veamos qué pasa…
- 6. Ahora en Serio: ¿qué vemos? ¿Cómo se distribuyen los tiros? ¿A qué podríamos asignarle estos resultados? ¿Cuál es mejor tirador? ¿Cómo sabríamos cuál es el mejor tirador?
- 7. Comparemos 1 solo tiro de cada uno ¿Podemos discernir entre los dos tiradores?
- 8. Ahora comparemos 2 tiros de cada uno ¿Qué vemos ahora?
- 9. … y con 4 tiros de cada uno? ¿Qué pensamos ahora?
- 10. Ahora: ¿cómo sabríamos qué arma es mejor? 1) Eliminando cualquier fuente de perturbación ajena al arma Apoyo que absorbe el temblor de la mano Apoyo estable para el arma Ajuste graduable
- 11. Ahora: ¿cómo sabríamos qué arma es mejor? 2) Estableciendo una referencia d Mira telescópica Blanco
- 12. 10 9 8 3) Alineando la mira con el blanco 9 8
- 13. Mira alineada con el blanco 10 9 8 9 8
- 14. 10 9 8 9 8 Apuntar aquí 4) Analizando el resultado de los disparos El mejor arma requerirá una menor corrección y tendrá una agrupación más estrecha
- 15. Aspectos adicionales 1) ¿Dónde se considera que está el impacto? 2) ¿Dónde comienza y termina cada zona del blanco? X? Y?
- 16. Resumen de Conceptos & Definiciones vistos • Precisión • Repetitividad • Reproducibilidad • Factores que contribuyen a la precisión • Exactitud • Referencia • Calibración • Proceso de calibración • Error • Incertidumbre • Fuentes de Incertidumbre Consultar el Vocabulario Internacional de Metrología (VIM) para las definiciones formalmente aceptadas: http://www.inti.gob.ar/fisicaymetrologia/pdf/span_VIM.pdf
Notas del editor
- Para los efectos de este relato: Ringo es un cowboy que participa en muestras de destreza en los rodeos (shows) en los que se destaca por acertar, en muy poco tiempo, a un blanco, mientras esta cabalgando. Durango Kid es un solitario que se entretiene acertando a latas de cerveza a distancias francamente increíbles. La preparación para un tiro suele llevar minutos. La analogía con las mediciones irá apareciendo a lo largo de esta presentación.
- ¿Cómo se distribuyen los tiros? Ringo muestra una dispersión mucho mayor que Durango Kid. Decimos que la precisión de los tiros de Durango Kid es mayor. ¿A qué podríamos asignarle estos resultados? Arma: pistola vs. Rifle (el instrumento) Situación / ambiente: Ringo esta en movimiento, su arma no tiene apoyo, casi no tiene tiempo para apuntar, Durango Kid esta quieto, tiene apoyo, tiene tiempo para apuntar (el método y el ambiente) La variabilidad atribuible al instrumento y al ambiente es un componente de la precisión llamado repetitividad. ¿Cuál es mejor tirador? (el operador) Difícil saberlo. Nos quedaría comparar a Ringo contra otros similares al igual que comparar a Durango Kid contra otros tiradores en igual situación. En la analogía con mediciones, esta componente de la precisión se llama reproducibilidad y vale para comparaciones entre Ringo y otros que tiran desde un caballo y comparaciones entre Durango Kid y otros que tiran con rifle con apoyo. ¿Cómo sabríamos cuál es el mejor tirador? Depende de lo que sea relevante. Ringo quiere acertar en el mínimo tiempo posible demostrando que lo puede hacer galopando sobre un caballo. Durango Kid quiere demostrar su habilidad acertando a latas de cerveza cada vez más lejanas. En calidad, esto es una decisión de negocio. Si lo que importa es medir rápido y tomar una decisión, como podría ser el caso de una medición en un proceso de producción para asegurar la calidad de un resultado y seguir produciendo, entonces Ringo podría ser considerado mejor. Si lo que importa es asegurar un valor crítico, entonces Durango Kid podría ser mejor (en su caso particular, habría que mejorar la determinación del blanco, que hasta ahora no se vió.
- Si no sé nada del instrumento ni objetivo, un solo disparo (o medición) no provee suficiente información.
- Con dos disparos podemos tener una mejor idea de la variabilidad aunque existe una probabilidad no nula de que dos tiros consecutivos de Ringo estén más cerca entre sí que dos tiros consecutivos de Durango Kid. Todo esto a pesar de que la variabilidad de Ringo sea substancialmente mayor que la de Durango Kid.
- Con 4 disparos se comienza a notar el verdadero comportamiento de cada tirador. En mediciones, muchas veces se informa el valor promedio de las mediciones individuales como valor medido. Cuanto más valores medidos, mejor la apreciación de la variabilidad, o sea la incertidumbre relacionada con ese promedio.
- Si queremos saber la bondad del arma, aislada del entorno en el que se usa, debemos utilizar mecanismos que aseguren que sólo se esté evaluando al arma. En metrología se toman muchas medidas similares como, por ejemplo, usar un ambiente a temperatura de referencia y protección de toda fuente de perturbación. Estas medidas son muy importantes para instrumentos de laboratorio. En el caso de instrumentos utilizados en producción, se trata de reproducir esas condiciones de uso.
- El sistema formado por la mira telescópica alineada con el barril del arma y el blanco constituyen la referencia contra la cual vamos a determinar la bondad del arma. La idea sería que cuando la mira esté alineada con el centro del blanco los disparos concuerden todos en el mismo centro. Cualquier variabilidad o desvío del centro será atribuible al arma.
- Esto es parte del proceso de preparación de la prueba de la bondad del arma.
- Condición de ensayo lograda.
- Ensayo concluido. Se ve que los tiros no dan en el centro y tampoco son coincidentes entre sí. Se muestra una forma de subsanar el error, aplicando una corrección. En metrología esto es el equivalente de sumar o restar un valor de corrección al valor medido. Estos valores de corrección se pueden obtener de la curva o tabla de calibración provista por el laboratorio que calibró el instrumento. Otra forma de resolver el error es reparando el instrumento para lograr un error que sea aceptable, y repetir el ensayo para constatar que se logró el resultado esperado (todos los tiros formando una agrupación compacta alrededor del centro del blanco).
- Hay fuentes de incertidumbre para determinar dónde se produce el verdadero lugar de impacto. Están los bordes irregulares del orificio y zonas que presentan distinto grado de deformación en las orillas. Por otro lado, la transición entre los colores del blanco tampoco es perfecta ya que hay un espacio que presenta una gradiente de color y por lo tanto resulta difícil decidir a cual zona pertenece un impacto que caiga en ella. En mediciones tenemos ese mismo problema, los instrumentos de medición proveen cierta incertidumbre en la medición que generalmente queda documentada en las especificaciones de su fabricante y sobre las cual no podemos actuar. Por otro lado, si el blanco del ejemplo de los tiros representa un patrón de calibración, éste también tiene una incertidumbre que debiera formar parte de la incertidumbre de la medición. Este tipo de incertidumbres, según la GUM (Guía para la expresión de la incertidumbre) forman parte de lo que se denomina “Incertidumbre tipo B”.