¿PORQUÉ CALIBRAR?

Usted se toma muy en serio la adquisición de equipos de prueba, compra las mejores marcas y espera que los instrumentos sean exactos. Sabe también que hay personas que mandan sus instrumentos digitales a laboratorios de metrología para recibir un servicio de calibración y se pregunta por qué. Después de todo son instrumentos electrónicos, no hay movimientos de agujas que se desbalanceen. ¿Qué hacen las personas que calibran? ¿Sólo cambian la batería?

Son dudas muy válidas, sobre todo cuando no puede usar su instrumento por estar en calibración. Pero consideremos también las siguientes cuestiones: ¿Qué tal si ocurre un accidente que provoque que el instrumento sea menos exacto o inseguro? ¿Qué tal si está trabajando con tolerancias muy estrictas donde es clave hacer mediciones exactas para la operación correcta de sistemas costosos o sistemas de alta seguridad? ¿Qué tal si toma una misma medición con dos equipos distintos y las lecturas no concuerdan?

¿Qué es calibración?

Mucha gente compara dos medidores en campo y dice que los calibró si obtiene las mismas lecturas. Esto no es una calibración, es una simple verificación. Le puede indicar si hay algún problema, pero no le indica qué medidor está bien. Si ambos medidores están fuera de especificaciones y con el mismo error, dicha verificación no le diría nada, ni siquiera indicaría una tendencia que hiciera sospechar que algún equipo podría salir de especificaciones.

 Para realizar una calibración efectiva, el patrón de calibración o instrumento de referencia debe ser más exacto que el instrumento bajo prueba. Muchos de nosotros tenemos un horno de microondas o algún otro electrodoméstico que despliega la hora y minutos actuales. Muchos debemos cambiar la hora dos veces por año, además de cuando nos quedamos sin energía eléctrica. Cuando ajusta la hora en su electrodoméstico ¿Qué usa como referencia? ¿Usa un reloj que despliega hasta los segundos? Probablemente usted ajuste la hora del electrodoméstico justo cuando su reloj de referencia llega a los “cero segundos” para una mejor exactitud de la hora. Un laboratorio de metrología sigue la misma filosofía. Ellos observan que tan cercano está el cambio de los minutos con los “cero segundos”. Esto lo hacen en varios puntos en las diferentes escalas de medición.

La calibración requiere típicamente que el instrumento de referencia sea al menos 10 veces más exacto que el instrumento bajo prueba. De otra forma estaría calibrando con tolerancias traslapadas y podría declarar un instrumento como “dentro de especificaciones” cuando está “fuera de especificaciones” o viceversa. Veamos cómo funciona.

Si tenemos dos instrumentos A y B que miden 100 V con el 1% de exactitud. Al aplicar 100 V, A mide 99.1 V y B mide 100.9 V. Si usa B como referencia, A aparecería como fuera de especificaciones. Si por otro lado B tiene una exactitud de 0,1%, entonces lo más que leería B sería 100.1 V. Ahora si comparamos A con B, A aparece dentro de especificaciones. Se puede observar también que A está en el extremo inferior de su tolerancia, por lo que si se ajusta A hacia arriba, seguramente evitará que A llegue a dar lecturas falsas por el corrimiento normal que tienen los equipos con el tiempo.

Calibración es en sentido estricto la comparación de un instrumento contra un patrón conocido. Una calibración apropiada involucra el uso de patrones con trazabilidad al laboratorio nacional, es decir, que se cuenta con la documentación necesaria para demostrar que el patrón fue comparado correctamente con una cadena de patrones hasta llegar al patrón nacional mantenido por el laboratorio nacional. En el caso de México es el Centro Nacional de Metrología.

En la práctica, después de una calibración se requiere realizar un ajuste. Generalmente cuando envía un instrumento a calibración debe autorizar el ajuste para dejar el instrumento dentro de especificaciones en caso de que se encuentre fuera de especificaciones. Recibirá entonces un informe mostrando que “tan lejos” estaba de especificaciones antes y que “tan cerca” está después del ajuste. Si el informe muestra errores grandes, necesitará entonces regresar a su área de trabajo y repetir las mediciones hechas con ese instrumento para estar seguro que no cometió errores graves. Tendría que empezar a repetir desde las últimas mediciones hasta las primeras. Si trabajara en un ambiente de seguridad nuclear, requeriría repetir todas las mediciones desde que se realizó la calibración previa.

Causas de problemas de calibración

¿Qué lleva a un instrumento digital fuera de especificaciones? En primer lugar, los principales componentes de un instrumento (referencias de tensión, divisores, “shunts” de corriente) pueden correrse con el tiempo. Este corrimiento es mínimo y normalmente despreciable si se tiene un buen programa de calibración, ya que este corrimiento se nota en la calibración y se puede corregir.

Pero supongamos que se le cae un gancho de medición de corriente y recibe un golpe fuerte. ¿Cómo sabe si el gancho mide de manera exacta aún? No lo sabe. Ahora podría tener grandes errores de medición. De manera similar exponer a un multímetro digital a sobrecarga puede llevarlo fuera de especificaciones. Algunos podrían pensar que el efecto de esto podría ser mínimo porque las entradas tienen fusibles o algún tipo de protección, pero este tipo de protección podría no poder detener a un transitorio. Incluso un voltaje lo suficientemente grande podría brincarse la protección de entrada por completo. Esto por supuesto no pasa con multímetros de alta calidad, razón por la cual son más caros y confiables.

Frecuencia de calibración

La pregunta ya no es si se debe calibrar, esto lo damos por hecho, sino cuándo calibrar. No hay una respuesta única, así que considere las siguientes frecuencias de calibración:
    • Intervalo de calibración recomendado por el fabricante. Las especificaciones del fabricante indicarán qué tan frecuente se deben calibrar sus instrumentos. Si hay mediciones críticas podría requerir intervalos de calibración más cortos.
    • Antes de un trabajo mediciones críticas. Suponga que se programa un paro de planta para pruebas donde se requieren mediciones de alta exactitud. Decida qué instrumentos se requerirán para las pruebas, mándelos a calibración y manténgalos sin usar hasta que se lleven a cabo tales mediciones.
    • Después de un trabajo de mediciones críticas. Si reservó algunos instrumentos de prueba calibrados para unas pruebas en particular, envíe el mismo equipo a calibración después de dichas pruebas. Cuando lleguen los resultados de calibración usted sabrá si puede considerar las pruebas como completas y confiables.
    • Después de un accidente. Si el instrumento recibe un golpe fuerte o fue sujeto a una sobrecarga, mándelo a calibración e incluso a una verificación de seguridad también.
    • Por requerimientos. Algunos trabajos de medición requieren de equipos de prueba calibrados, independientemente del tamaño del proyecto. Note que este requerimiento podría no ser especificado de manera explícita, sin embargo se espera que los instrumentos estén calibrados. Revise siempre las especificaciones de la prueba.
    • Mensualmente, trimestralmente o semestralmente. Si usted realiza principalmente mediciones críticas y las hace frecuentemente, entonces periodos cortos de calibración significarán menos cuestionamientos a los resultados.
    • Anualmente. Si usted realiza una mezcla de mediciones críticas y no críticas, realizar calibraciones anuales podría ser el balance correcto entre prudencia y costo.
    • Bianualmente. Si usted realiza mediciones críticas esporádicamente y no expone su instrumento a algún evento que obligue a la calibración, entonces se puede ampliar el intervalo de calibración lo cual resulta en un menor costo.
    • Nunca. SI usted requiere hacer mediciones simples, por ejemplo medir la tensión de línea (110 VCA), la calibración podría ser innecesaria. ¿Pero qué tal si el instrumento sufre de algún accidente? La calibración le permitiría usar el instrumento con confianza.

Una nota final.

Aunque este artículo estuvo enfocado a la calibración de multímetros digitales, los mismos razonamientos aplican para otros instrumentos de medición electrónicos incluyendo los calibradores portátiles.

La calibración no es un ajuste fino del instrumento. Es más bien asegurarse de que puede usar el instrumento de manera segura y confiable para obtener los resultados con la exactitud que necesita. Es de alguna manera parte del aseguramiento de la calidad. Usted conoce el valor de probar los equipos eléctricos, sino no tendría ni siquiera instrumentos para realizar las pruebas. Así como el equipo eléctrico debe ser probado, así deben ser calibrados los instrumentos de medición.

Traducido y adaptado de la nota de aplicación de Fluke “Why calibrate test equipment?”.