Equipos de Medida - ENECLI v2.0 PDF

EQUIPOS DE MEDIDA (Energía y Climatización) Fecha: 09/2024 ÍNDICE 1 METROLOGÍA............................................................................................................ 11 1.1 INTRODUCCIÓN.................................................................

EQUIPOS DE MEDIDA (Energía y Climatización) Fecha: 09/2024 ÍNDICE 1 METROLOGÍA............................................................................................................ 11 1.1 INTRODUCCIÓN.................................................................................................... 11 1.2 LEGISLACIÓN METROLÓGICA............................................................................. 11 1.2.1 CENTRO ESPAÑOL DE METROLOGÍA (CEM)............................................ 12 1.2.2 CEM, ENAC y UNE........................................................................................ 12 1.3 OTRA LEGISLACIÓN DE APLICACIÓN................................................................. 13 1.3.1 REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS EN LOS EDIFICIOS...... 13 1.3.2 REGLAMENTO ELECTROTÉCNICO DE BAJA TENSIÓN........................... 14 1.3.3 REGLAMENTO DE SEGURIDAD EN INSTALACIONES FRIGORÍFICAS.... 14 1.4 CONCEPTOS DE METROLOGÍA APLICADA........................................................ 15 1.4.1 ACREDITACIÓN............................................................................................ 15 1.4.2 EVALUACIÓN DE CONFORMIDAD.............................................................. 15 1.4.3 MAGNITUDES FÍSICAS................................................................................ 16 1.4.4 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES................................................ 16 1.4.5 INCERTIDUMBRE DE MEDIDA TÍPICA, COMBINADA Y EXPANDIDA....... 19 1.4.6 GUÍA PARA LA EXPRESIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LA MEDICIÓN. 24 1.4.7 INCERTIDUMBRE, CALIBRACIÓN Y TRAZABILIDAD................................. 25 2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE MEDIDA.................... 30 2.1 MAGNITUDES ELÉCTRICAS................................................................................. 30 2.1.1 DIFERENCIA DE POTENCIAL...................................................................... 30 2.1.2 CORRIENTE ELÉCTRICA............................................................................. 30 2.1.3 RESISTENCIA ELÉCTRICA.......................................................................... 31 2.1.4 CAPACIDAD.................................................................................................. 31 2.1.5 INDUCTANCIA............................................................................................... 32 2.1.6 REACTANCIA INDUCTIVA Y CAPACITIVA.................................................. 32 2.1.7 IMPEDANCIA................................................................................................. 33 2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE MEDIDA.......................................... 37 2.2.1 TECNOLOGÍA EMPLEADA........................................................................... 38 2.2.2 INSTRUMENTOS ANALÓGICOS.................................................................. 38 2.2.3 INSTRUMENTOS DIGITALES....................................................................... 39 /1  2.2.4 RESOLUCIÓN DE MEDIDA: RANGO, FONDO Y FACTOR DE ESCALA..... 39 2.2.5 MARGEN DINÁMICO.................................................................................... 40 2.2.6 SENSIBILIDAD.............................................................................................. 41 2.2.7 ESTABILIDAD................................................................................................ 41 2.2.8 LINEALIDAD.................................................................................................. 41 2.2.9 VELOCIDAD DE RESPUESTA...................................................................... 41 2.2.10 HISTÉRESIS.............................................................................................. 42 2.3 TIPOS DE SENSORES.......................................................................................... 42 2.3.1 SEGÚN SU PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.......................................... 42 2.3.2 SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL ELÉCTRICA /RANGO DE VALORES QUE GENERAN.................................................................................................................. 43 2.3.3 SEGÚN EL TIPO DE MAGNITUD FÍSICA A DETECTAR.............................. 43 2.3.4 SEGÚN EL NIVEL DE INTEGRACIÓN.......................................................... 44 2.4 INSTRUMENTOS DE MEDIDA ANALÓGICOS...................................................... 44 2.4.1 INSTRUMENTOS DE MEDIDA MAGNETOELÉCTRICOS............................ 45 2.4.2 INSTRUMENTOS DE MEDIDA ELECTROMAGNÉTICOS............................ 45 2.4.3 INSTRUMENTOS DE MEDIDA ELECTRODINÁMICOS............................... 46 2.4.4 INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE INDUCCIÓN.......................................... 47 2.4.5 INSTRUMENTOS DE MEDIDA ELECTROTÉRMICOS................................. 47 2.4.6 INSTRUMENTOS DE MEDIDA ELECTROESTÁTICOS................................ 48 2.4.7 EL PUENTE WHEATSTONE......................................................................... 48 2.4.8 EL DIVISOR DE TENSIÓN............................................................................ 49 2.4.9 EL DIVISOR DE CORRIENTE....................................................................... 50 2.4.10 AMPLIFICADORES OPERACIONALES..................................................... 51 2.5 RUIDO.................................................................................................................... 56 2.5.1 MEDIDAS EN ALTA Y BAJA IMPEDANCIA.................................................. 57 3 CABLES ELECTRICOS.............................................................................................. 58 3.1 CABLES ELÉCTRICOS Y SUS CARACTERÍSTICAS............................................ 59 3.1.1 TIPO DE CABLE SEGÚN TENSIÓN............................................................. 59 3.1.2 TIPO DE CABLE SEGÚN USO PREVISTO................................................... 59 3.1.3 TIPOS DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS.................................................. 61 3.1.4 TIPOS DE AISLAMIENTO PARA CABLE ELÉCTRICO................................ 62 3.1.5 NOMENCLATURA EN CABLES ELECTRICOS............................................ 63 /2 4 INSTRUMENTOS DE MEDIDA................................................................................... 68 4.1 SIMBOLOGÍA EN LOS APARATOS DE MEDIDA.................................................. 68 4.2 ACTIVIDADES PREVIAS A LA MEDICIÓN............................................................ 71 4.2.1 MEDIDAS DE CORRIENTE ALTERNA......................................................... 72 4.3 EQUIPOS DE MEDIDA........................................................................................... 74 4.3.1 VOLTÍMETRO................................................................................................ 74 4.4 AMPERÍMETRO..................................................................................................... 79 4.5 ÓHMETRO.............................................................................................................. 81 4.6 CONTADOR DE FRECUENCIA............................................................................. 82 4.7 OSCILOSCOPIO..................................................................................................... 83 4.7.1 OSCILOSCOPIO ANALÓGICO..................................................................... 83 4.7.2 OSCILOSCOPIO DIGITAL............................................................................. 85 4.8 MULTÍMETRO...................................................................................................... 104 4.9 PINZA AMPERIMÉTRICA..................................................................................... 105 4.9.1 PINZA AMPERIMETRICA ANALIZADORA.................................................. 106 4.9.2 PINZA AMPERIMETRICA DE FUGAS........................................................ 107 4.10 CÁMARA TERMOGRÁFICA............................................................................. 109 4.11 TELURÓMETRO............................................................................................... 110 4.11.1 MÉTODO DE WENNER........................................................................... 111 4.11.2 MÉTODO DE SCHLUMBERGER............................................................. 114 4.12 MEGÓHMETRO................................................................................................ 114 4.12.1 DESCRIPCIÓN GENERAL....................................................................... 114 4.12.2 FUNCIONAMIENTO................................................................................. 115 4.12.3 CARACTERÍSTICAS................................................................................ 116 4.13 ANALIZADOR DE REDES ELÉCTRICAS......................................................... 116 4.14 TERMÓMETRO / SONDA DE TEMPERATURA............................................... 117 4.15 HIGRÓMETRO / SONDA HIGROMÉTRICA..................................................... 119 4.16 MANÓMETRO................................................................................................... 120 4.16.1 UTILIZACIÓN DEL MANÓMETRO........................................................... 121 4.17 PSICRÓMETRO................................................................................................ 121 4.18 ANEMÓMETRO................................................................................................ 122 4.19 CAUDALÍMETRO.............................................................................................. 123 4.20 TACÓMETRO.................................................................................................... 127 /3  4.21 DETECTOR DE FUGAS................................................................................... 128 4.21.1 UTILIZACIÓN DEL DETECTOR DE FUGAS............................................ 129 5 POSIBLES ERRORES EN LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA............................. 130 /4 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.- Resolución, precisión y exactitud...................................................................... 20 Figura 2.- Distribución normal (gaussiana)........................................................................ 22 Figura 3.- Guía para la expresión de la incertidumbre en la medición............................... 25 Figura 4.- Trazabilidad metrológica................................................................................... 27 Figura 5.- Criterios de aceptación...................................................................................... 27 Figura 6.- Ejemplo tolerancias vs. Incertidumbre de medida............................................. 29 Figura 7.- Desfase Tensión – Corriente en AC.................................................................. 34 Figura 8.- Banco de condensadores automáticos / Condensadores de potencia y reactores........................................................................................................................................... 37 Figura 9.- Dispositivo Magnetoeléctrico............................................................................. 45 Figura 10.- Dispositivo Electromagnético........................................................................... 46 Figura 11.- Dispositivo Electrodinámico............................................................................. 46 Figura 12.- Dispositivo de inducción.................................................................................. 47 Figura 13.- Dispositivo Electrotérmico............................................................................... 47 Figura 14.- Dispositivo Electroestático............................................................................... 48 Figura 15.- Puente Wheatstone......................................................................................... 48 Figura 16.- Divisor de tensión............................................................................................ 50 Figura 17.- Divisor de corriente.......................................................................................... 51 Figura 18.- Amplificador operacional................................................................................. 52 Figura 19.- Amplificador operacional inversor.................................................................... 53 Figura 20.- Amplificador operacional no inversor............................................................... 53 Figura 21.- Amplificador operacional seguidor................................................................... 53 Figura 22.- Amplificador operacional sumador.................................................................. 54 Figura 23.- Amplificador operacional restador................................................................... 54 /5 Figura 24.- Amplificador operacional amplificador instrumental......................................... 55 Figura 25.- Amplificador operacional amplificador logarítmico........................................... 56 Figura 26.- Partes de un cable eléctrico............................................................................ 58 Figura 27.- Cable apantallado / armado............................................................................. 63 Figura 28: Aparato de medida analógico........................................................................... 68 Figura 29.- Tensión de aislamiento y simbología............................................................... 69 Figura 30.- Posición de trabajo.......................................................................................... 69 Figura 31.- tipo de corriente............................................................................................... 70 Figura 32.- Símbolos especiales........................................................................................ 71 Figura 33.- Área de un semiperiodo.................................................................................. 74 Figura 34.- Conexión de un voltímetro a un circuito.......................................................... 75 Figura 35.- Medición de resistencia con voltímetro y amperímetro.................................... 75 Figura 36.- Diagrama de bloques del voltímetro digital...................................................... 76 Figura 37.- Conexión del voltímetro digital......................................................................... 76 Figura 38.- Acondicionamiento de Señal........................................................................... 77 Figura 39: Conversor A/D.................................................................................................. 77 Figura 40.- Ciclo de adquisición......................................................................................... 78 Figura 41.- Obtención de la lectura digital......................................................................... 79 Figura 42.- Conexión de un amperímetro al circuito.......................................................... 80 Figura 43.- Contadores de frecuencia................................................................................ 82 Figura 44.- Osciloscopio.................................................................................................... 83 Figura 45.- Esquema de osciloscopio analógico................................................................ 84 Figura 46.- Señal visualizada con diferentes ajustes de disparo....................................... 85 Figura 47.- Esquema de osciloscopio digital...................................................................... 86 /6 Figura 48.- Muestreo.......................................................................................................... 86 Figura 49.- Onda senoidal y senoidal amortiguada........................................................... 88 Figura 50.- Onda cuadrada y rectangular.......................................................................... 89 Figura 51.- Onda triangular y en diente de sierra.............................................................. 89 Figura 52.- Flanco y pulso................................................................................................. 89 Figura 53.- Periodo y frecuencia de una señal senoidal.................................................... 90 Figura 54.- Fase de una onda senoidal............................................................................. 90 Figura 55.- Comparación del desfase entre señales senoidales....................................... 91 Figura 56.- Controles de un osciloscopio........................................................................... 92 Figura 57.- Conmutador..................................................................................................... 93 Figura 58. Mando variable................................................................................................. 93 Figura 59.- Acoplamiento de entrada................................................................................. 94 Figura 60.- Inversión.......................................................................................................... 94 Figura 61.- Modo alternado/chopeado............................................................................... 95 Figura 62.- Modo simple/dual/suma................................................................................... 95 Figura 63.- Posición centrada............................................................................................ 96 Figura 64.- Conmutador..................................................................................................... 96 Figura 65.- Mando variable................................................................................................ 96 Figura 66.- Amplificación................................................................................................... 97 Figura 67.- Control XY....................................................................................................... 97 Figura 68.- Sentido del disparo.......................................................................................... 98 Figura 69.- Nivel del disparo.............................................................................................. 98 Figura 70.- Tabla............................................................................................................... 98 Figura 71.- Señal exterior utilizada para el disparo............................................................ 99 /7 Figura 72.- Hold-off............................................................................................................ 99 Figura 73.- Visualización de la pantalla........................................................................... 100 Figura 74.- Medida de voltajes......................................................................................... 100 Figura 75.- Línea vertical para obtener precisión............................................................. 101 Figura 76.- Línea horizontal para obtener precisión........................................................ 101 Figura 77.- Medida de tiempo de subida y bajada en los flancos.................................... 102 Figura 78.- Medida del desfase entre señales................................................................. 103 Figura 79.- Sondas de medida......................................................................................... 104 Figura 80.- Multímetro...................................................................................................... 105 Figura 81.- Pinza amperimétrica...................................................................................... 106 Figura 82.- Pinza amperimétrica analizadora.................................................................. 107 Figura 83.- Pinza amperimétrica de fugas....................................................................... 108 Figura 84.- Comprobación de fuga en conductores activos............................................. 109 Figura 85.- Comprobación de fuga toma de tierra........................................................... 109 Figura 86.- Cámara termográfica y sus controles generales........................................... 110 Figura 87.- Telurómetro................................................................................................... 111 Figura 88.- Método de WENNER..................................................................................... 112 Figura 89.- Perfil de resistividad...................................................................................... 113 Figura 90.- Método de Schlumberger.............................................................................. 114 Figura 91.- Megóhmetro.................................................................................................. 115 Figura 92.- Analizador de redes eléctricas....................................................................... 117 Figura 93.- Termómetro de Infrarrojos y Termómetro de contacto.................................. 118 Figura 94.- Sonda de temperatura................................................................................... 119 Figura 95.- Sonda higrométrica....................................................................................... 120 /8 Figura 96.- Puente manómetro y manómetro digital........................................................ 121 Figura 97.- Psicrómetro................................................................................................... 122 Figura 98.- Anemómetro de molinillo............................................................................... 123 Figura 99-. Caudalímetro rotámetro................................................................................. 124 Figura 100.- Caudalímetro Coriolis.................................................................................. 124 Figura 101.- Caudalímetros Coriolis................................................................................ 125 Figura 102.- Sensor del caudalímetro.............................................................................. 125 Figura 103.- Caudalímetro magnético............................................................................. 126 Figura 104.- Sensor y transmisor..................................................................................... 126 Figura 105.- Caudalímetro vórtex.................................................................................... 127 Figura 106.- Tacómetro sin contacto............................................................................... 128 Figura 107.- Detector de fugas electrónico. Detección mediante aditivo químico............ 129 Figura 108.- Escala uniforme........................................................................................... 130 Figura 109.- Escala con cero en el centro....................................................................... 130 Figura 110.- Escala parcial.............................................................................................. 131 Figura 111.- Clases normalizadas en instrumentos de medida....................................... 132 Figura 112.- Escala logarítmica irregular......................................................................... 132 Figura 113.- Campo de medida....................................................................................... 133 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.- Unidades básicas del SI............................................................................................ 17 Tabla 2.- Prefijos SI............................................................................................................... 17 Tabla 3.- Resto de Unidades SI con nombres y símbolos especiales............................................ 18 Tabla 4.- Ejemplos de unidades derivadas coherentes del SI, expresada en función de las unidades básicas................................................................................................................................ 18 /9 Tabla 5.- Unidades no SI aceptadas para su uso con unidades SI............................................... 18 Tabla 6.- Unidades derivadas coherentes SI cuyos nombres y símbolos incluyen unidades derivadas coherentes SI con nombres y símbolos especiales..................................................................... 19 Tabla 7.- Códigos según tipo de aislamiento............................................................................ 64 Tabla 8.- Códigos según tipo de Pantalla/Armadura................................................................. 64 Tabla 9.- Códigos según Armadura......................................................................................... 65 Tabla 10.- Códigos según tipo de cubierta exterior................................................................... 65 Tabla 11.- Códigos según conductor....................................................................................... 66 Tabla 12.- Códigos según tensión nominal.............................................................................. 66 Tabla 13.- Códigos según número y sección de conductores...................................................... 66 Tabla 14.- Otros marcados.................................................................................................... 67 / 10 1 METROLOGÍA 1.1 INTRODUCCIÓN La Metrología es la ciencia que tiene por objeto el estudio y convención de las propiedades medibles, las escalas de medida, los sistemas de unidades, los métodos y técnicas de medición, la valoración de la calidad de las mediciones y su mejora constante, así como el establecimiento y mantenimiento de cadenas de trazabilidad. Por regla general la actividad metrológica se divide en tres grandes grupos: Metrología Científica, que se ocupa de la organización y el desarrollo de los patrones de medida y de su mantenimiento; Metrología Industrial, que asegura el adecuado funcionamiento de los instrumentos de medición empleados en la industria y en los procesos de producción y verificación; y Metrología Legal, que se ocupa de las mediciones que influyen sobre la transparencia de las transacciones comerciales, la salud y la seguridad de los ciudadanos. 1.2 LEGISLACIÓN METROLÓGICA La legislación española de metrología está regida principalmente por la Ley 32/2014, de 22 de diciembre, de Metrología. Esta ley establece y aplica el Sistema Legal de Unidades de Medida, así como la organización y el régimen jurídico de la actividad metrológica en España. Además, el Real Decreto 244/2016, de 3 de junio, desarrolla la Ley 32/2014, de 22 de diciembre, de Metrología. Este real decreto transpone las directivas de la Unión Europea y desarrolla los capítulos II, III y V de la Ley 32/20142. La Ley 32/2014 establece que los instrumentos, aparatos, medios y sistemas de medida que sirvan para pesar, medir o contar y que sean utilizados en aplicaciones de medida por razones de interés público, salud y seguridad pública, orden público, protección del medio ambiente, protección de los consumidores y usuarios, recaudación de impuestos y tasas, cálculo de aranceles, cánones, sanciones administrativas, realización de peritajes judiciales, establecimiento de las garantías básicas para un comercio leal y todas aquellas que puedan determinarse con carácter reglamentario, estarán sometidos al control metrológico del Estado, cuando esté establecido, o se establezca, por reglamentación específica. Por último, el Centro Español de Metrología (CEM) es la entidad encargada de llevar a cabo las actividades de metrología legal en España. / 11  1.2.1 CENTRO ESPAÑOL DE METROLOGÍA (CEM) El Centro Español de Metrología (CEM), ubicado en Tres Cantos (Madrid), es un organismo autónomo adscrito a la Secretaría General de Industria del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, y el máximo órgano técnico de España en el campo de la Metrología. La tarea más importante del CEM es la realización y mantenimiento de los patrones de las unidades legales de medida, conforme al Sistema Internacional de Unidades (SI), así como su diseminación en los ámbitos de la metrología científica, industrial y legal, constituyendo la cúspide de la pirámide metrológica en España. Los Certificados de Calibración emitidos por el CEM y sus Laboratorios Asociados, en las magnitudes no cubiertas por éste, garantizan que el elemento calibrado posee trazabilidad a los patrones nacionales realizados y mantenidos por el propio CEM y sus Laboratorios Asociados. Con el fin de asegurar la validez, coherencia y equivalencia internacional de sus mediciones, el CEM, como miembro de EURAMET, participa junto con otros Institutos Nacionales de Metrología en comparaciones interlaboratorios organizadas por las diferentes Organizaciones Metrológicas Regionales (OMR) o por el propio Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), a través de sus Comités Consultivos. El CEM es asimismo firmante del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo (ARM), redactado por el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), por el que todos los Institutos participantes reconocen entre sí la validez de sus Certificados de calibración y de medida para las magnitudes, campos e incertidumbres especificados en el Anexo C del Acuerdo, el cual refleja las Capacidades de Medida y Calibración (CMC) aceptadas a nivel internacional, soportadas por comparaciones internacionales y realizadas bajo un estricto Sistema de Gestión de la Calidad basado en la norma UNE-EN ISO/IEC 17025. 1.2.2 CEM, ENAC y UNE El Centro Español de Metrología (CEM), la Entidad Nacional de Acreditación (ENAC) y la Asociación Española de Normalización (UNE) son socios estratégicos y constituyen los tres grandes pilares de la infraestructura de la calidad en España. Estas tres entidades trabajan conjuntamente en los campos de normalización, metrología y acreditación, lo que contribuye a mejorar la competitividad del tejido productivo español. Han firmado un protocolo de colaboración para impulsar la infraestructura de la calidad en España. Este acuerdo incluye el lanzamiento de la web “Infraestructura de la calidad española”, que tiene como objetivo concienciar sobre la importancia de contar con una infraestructura de la calidad fuerte en España. / 12 1.3 OTRA LEGISLACIÓN DE APLICACIÓN 1.3.1 REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS EN LOS EDIFICIOS El actual Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), se aprobó el 20 de julio de 2007 por el Real Decreto 1027/2007. El RITE establece las condiciones que deben cumplir las instalaciones destinadas a atender la demanda de bienestar térmico e higiene a través de equipos y sistemas de calefacción, climatización y agua caliente sanitaria, para conseguir un uso racional de la energía. El RITE establece diversas exigencias en eficiencia energética, como por ejemplo: Rendimientos energéticos en los equipos de generación de calor y frío, así como los destinados al movimiento y transporte de fluidos. Condiciones de aislamiento en los equipos y conducciones de los fluidos térmicos. Condiciones de regulación y control para mantener las condiciones de diseño previstas en los locales climatizados. Utilización de energías renovables disponibles, en especial energía solar y biomasa. Incorporación de subsistemas de recuperación de energía y aprovechamiento de energías residuales. Sistemas obligatorios de contabilización de consumos en el caso de instalaciones colectivas. Desaparición gradual de combustibles sólidos más contaminantes. Desaparición gradual de equipos generadores menos eficientes. El RITE ha sufrido hasta ahora dos modificaciones principales: Real Decreto 238/2013, por el que se modifican determinados artículos e instrucciones técnicas del RITE, transponiendo así la Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energética de los edificios. Real Decreto 178/2021, de 23 de marzo, por el que se modifica el Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el RITE, transponiendo así la Directiva (UE) 2018/844 que modifica a su vez la Directiva 2010/31/UE relativa a la eficiencia energética de los edificios y la Directiva 2012/27/UE relativa a la eficiencia energética. / 13 La reglamentación establecida en los diferentes Reales Decretos es de carácter básica, por lo que las Comunidades Autónomas podrán introducir requisitos adicionales sobre las mismas materias cuando se trate de instalaciones radicadas en su territorio. 1.3.2 REGLAMENTO ELECTROTÉCNICO DE BAJA TENSIÓN El vigente Reglamento electrotécnico para baja tensión (REBT), aprobado por Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, siguió el esquema normativo acuñado por su antecesor (1973), basado en un reglamento marco y unas instrucciones complementarias, las cuales desarrollaban aspectos específicos. La mayor novedad del REBT consiste en la remisión a normas, en la medida que se trate de prescripciones de carácter eminentemente técnico y, especialmente, características de los materiales. Dado que dichas normas proceden en su mayor parte de las normas europeas EN e internacionales CEI, se consigue rápidamente disponer de soluciones técnicas en sintonía con lo aplicado en los países más avanzados y que reflejan un alto grado de consenso en el sector. En línea con la reglamentación europea, las prescripciones establecidas por el propio Reglamento se considera que alcanzan los objetivos mínimos de seguridad exigibles en cada momento, de acuerdo con el estado de la técnica, pero también se admiten otras ejecuciones cuya equivalencia con dichos niveles de seguridad se demuestre por el diseñador de la instalación. Por otro lado, y a diferencia del anterior, el Reglamento en vigor permite que se puedan conceder excepciones a sus prescripciones en los casos en que se justifique debidamente su imposibilidad material y se aporten medidas compensatorias, lo que evitará situaciones sin salida. 1.3.3 REGLAMENTO DE SEGURIDAD EN INSTALACIONES FRIGORÍFICAS El Reglamento de Seguridad para Instalaciones Frigoríficas (RSIF) en vigor y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC), aprobado por el R.D. 552/2019, establece las condiciones que deben cumplir las instalaciones frigoríficas con el fin de garantizar la seguridad de las personas, animales y bienes, así como la protección del medio ambiente. Quedan comprendidas en dicho concepto de instalaciones frigoríficas las instalaciones fijas de almacenes frigoríficos, las fábricas de hielo y las plantas de congelación o enfriamiento de productos varios. Constituyen el objeto del presente Reglamento tanto las instalaciones frigoríficas de nueva construcción, así como las ampliaciones, modificaciones y mantenimiento de estas y de las ya existentes. Quedan exentas de su aplicación las instalaciones frigoríficas correspondientes a modos y medios de transporte terrestre, marítimo y aéreo; así como los sistemas secundarios / 14 utilizados en las instalaciones de climatización para bienestar térmico de las personas en los edificios (RITE), y los sistemas de refrigeración compactos como sistemas de acondicionamiento de aire portátiles, frigoríficos y congeladores domésticos, etc. 1.4 CONCEPTOS DE METROLOGÍA APLICADA A continuación, se exponen algunos conceptos que darán soporte al proceso de medición. 1.4.1 ACREDITACIÓN La acreditación es el procedimiento mediante el cual un Organismo autorizado reconoce formalmente que una organización es competente para la realización de una determinada actividad de evaluación de la conformidad. La acreditación se concede tras realizar una evaluación técnica del laboratorio y se mantiene mediante revisiones y visitas periódicas. La acreditación está basada en normas internacionales; por ejemplo, la ISO/IEC 17025 "Requisitos generales para la competencia técnica de los laboratorios de calibración y de ensayo", y en especificaciones y directrices técnicas relevantes para el laboratorio particular. La intención es que las calibraciones y ensayos realizados por los laboratorios acreditados en un país miembro sean aceptados por las autoridades y la industria del resto de países miembros, eliminando así barreras técnicas al comercio. Por ello, los organismos de acreditación poseen acuerdos multilaterales, de carácter regional e internacional, de forma que se reconozca y promocione la equivalencia mutua de cada uno de los sistemas y de los certificados e informes de calibración y ensayo expedidos por las organizaciones acreditadas. 1.4.2 EVALUACIÓN DE CONFORMIDAD La evaluación de conformidad es un proceso que una organización lleva a cabo para evaluar su nivel de cumplimiento de los requisitos aplicables. Este procedimiento se realiza tanto en la fase de diseño como en la fase de producción. En términos generales, la evaluación de conformidad es la declaración de que un servicio o producto cumple con las características o requisitos prometidos al cliente, así como la aseveración de que los procesos de producción se mantienen a la vanguardia y las metodologías actualizadas. La importancia de este tipo de procedimientos evaluativos radica en que, de no llevarse a cabo adecuadamente, podría derivar en el rechazo de bienes en su comercialización o la descalificación de proveedores en licitaciones. Para los consumidores, la evaluación de conformidad es un beneficio que les proporciona un antecedente confiable a la hora de seleccionar los productos o servicios a adquirir. / 15 La evaluación de conformidad también es definida en la Norma ISO/IEC 17000 como “la demostración de que los requisitos específicos relativos a un producto, proceso, sistema, persona u organismo se cumplen”. Existen diferentes formas de demostrar la conformidad, dependiendo de la norma o estatuto en el que se esté realizando la evaluación, pudiendo valerse de ensayos, inspecciones, declaraciones de proveedores de conformidad y/o certificaciones. 1.4.3 MAGNITUDES FÍSICAS Una magnitud física es el valor asociado a una propiedad física o una característica medible en un sistema físico. Medir una magnitud es compararla con otra de la misma especie tomada como unidad (magnitud de comparación). La medida es el resultado de la comparación y el valor obtenido se expresa diciendo que la magnitud es igual a un número de veces la unidad. Ahora bien, esta medida o expresión numérica del resultado de medir una magnitud, se puede hacer por comparación directa con la unidad de medida mediante: Unidades patrón preferente en laboratorios, donde se conservan definiendo la unidad de una magnitud o característica medible. Mediante un instrumento graduado y calibrado. Naturalmente, nos centraremos en las medidas efectuadas mediante estos instrumentos o aparatos de medida que indicarán de forma indirecta, el valor de la magnitud medida, generalmente transformando dicha magnitud física en otra que es la encargada de mover el elemento indicador (indicación analógica), o convirtiendo la magnitud medida en información procesable en los circuitos empleados en los aparatos de medida digitales (generalmente con indicación numérica en un contador). Con el fin de homogeneizar las magnitudes de comparación se establece el Sistema Internacional de Unidades. 1.4.4 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES El Sistema Internacional de Unidades (SI) es un sistema consistente de unidades para su utilización en todas las facetas de la vida, incluyendo el comercio internacional, la fabricación, la seguridad, la salud y la seguridad, la protección del medio ambiente y la ciencia básica que sustenta todo ello. El sistema de magnitudes subyacentes bajo el SI y las ecuaciones que las relacionan se basan en la descripción actual de la naturaleza y resultan familiares para todos los científicos, tecnólogos e ingenieros. La definición de las unidades SI se establece mediante un conjunto de siete constantes definitorias. El sistema completo de unidades puede derivarse a partir de los valores numéricos fijos de estas constantes definitorias, expresados en unidades del SI. Estas siete constantes definitorias constituyen la característica fundamental de la definición de todo el / 16 sistema de unidades. Estas constantes particulares se eligieron después de ser identificadas como la mejor opción, teniendo en cuenta la definición anterior del SI, basada en siete unidades básicas, y el progreso en la ciencia. El valor de una magnitud se expresa generalmente mediante el producto de un número y una unidad. La unidad es simplemente un ejemplo particular del valor de la magnitud en cuestión, utilizado como referencia, y el número es la relación entre el valor de la magnitud y la unidad. Para una magnitud en concreto pueden utilizarse diferentes unidades. Por ejemplo, el valor de la velocidad v de una partícula puede expresarse como v = 25 m/s o como v = 90 km/h, donde metro por segundo y kilómetro por hora son unidades alternativas para el mismo valor de la magnitud velocidad. Antes de indicar el resultado de una medición, es esencial que la magnitud medida sea adecuadamente descrita. Esto puede resultar simple, como en el caso de la longitud de una barra concreta de acero, pero puede volverse más complejo cuando se requiere una mayor exactitud, donde deben especificarse parámetros adicionales, como la temperatura. Cuando se informa del resultado de la medición de una magnitud, son necesarios el valor estimado del mensurando (la magnitud bajo medición), la unidad en la que está expresado el valor de la magnitud y la incertidumbre asociada a dicho valor. Ambos se expresan en la misma unidad. A continuación, se detallan las tablas de referencia correspondientes a Unidades y Magnitudes del SI. 1.4.4.1 TABLAS DE REFERENCIA DEL SI Magnitud básica Símbolo habitual Unidad Básica Símbolo tiempo t segundo s longitud l, x, r, etc. metro m masa m kilogramo kg corriente eléctrica I, i amperio A temperatura T kelvin K termodinámica cantidad de sustancia n mol mol intensidad luminosa Iv candela cd Tabla 1.- Unidades básicas del SI Factor Nombre Símbolo Factor Nombre Símbolo 101 deca da 10-1 deci d 102 hecto h 10-2 centi c 103 kilo k 10-3 mili m 106 mega M 10-6 micro µ 109 giga G 10-9 nano n 1012 tera T 10-12 pico p 1015 peta P 10-15 femto f Tabla 2.- Prefijos SI / 17  Nombre Magnitud derivada especial de la Unidad expresada unidad frecuencia hercio Hz fuerza newton N presión, tensión pascal Pa energía, trabajo, cantidad de julio J calor potencia, flujo radiante vatio W carga eléctrica culombio C diferencia de potencial voltio V eléctrico capacidad eléctrica faradio F resistencia eléctrica ohmio Ω conductancia eléctrica siemens S flujo magnético weber Wb densidad de flujo magnético tesla T inductancia henrio H temperatura Celsius grado Celsius ºC flujo luminoso lumen lm iluminancia lux lx Tabla 3.- Resto de Unidades SI con nombres y símbolos especiales Símbolo típico de la Unidad derivada expresada en Magnitud derivada magnitud unidades básicas área A m2 volumen V m3 velocidad v m s-1 aceleración a m s-2 densidad, densidad másica ρ kg m-3 volumen específico v m3 kg-1 densidad de corriente j A m-2 intensidad de campo H A m-1 magnético luminancia Lv cd m-2 Tabla 4.- Ejemplos de unidades derivadas coherentes del SI, expresada en función de las unidades básicas Nombre de la unidad Símbolo de la Magnitud Valor en unidades SI unidad minuto min 1 min = 60 s tiempo hora h 1 h = 60 min = 3600 s día d 1 d = 24 h = 86400 s grado º 1º =(π/180) rad ángulo plano y minuto ‘ 1’ = (1/60)º = (π/10800)rad ángulo de fase segundo “ 1” = (1/60)’ = (π/648.000) rad área hectárea ha 1 ha = 1 hm2 = 104 m2 litro 1 l = 1 L = 1 dm3 = 103 cm3 = 10-3 volumen l, L m3 Tonelada métrica 1t = 103 kg masa tm relaciones Decibelio dB logarítmicas Tabla 5.- Unidades no SI aceptadas para su uso con unidades SI / 18  Nombre de la unidad Magnitud derivada Símbolo derivada coherente viscosidad pascal segundo Pa s dinámica momento de una newton metro Nm fuerza velocidad angular, radian por segundo al rad s-2 frecuencia angular cuadrado densidad de flujo vatio por metro de calor, cuadrado W m-2 irradiancia capacidad julio por kelvin J K-1 calorífica, entropía capacidad julio por kilogramo y calorífica Kelvin J K-1 kg-1 específica, entropía específica energía específica julio por kilogramo J kg-1 conductividad vatio por metro y W m-1 K-1 térmica kelvin densidad de julio por metro cúbico J m-3 energía intensidad de voltio por metro V m-1 campo eléctrico densidad de carga culombio por metro C m-3 eléctrica cúbico densidad de carga culombio por metro C m-2 superficial cuadrado densidad de flujo culombio por metro eléctrico, cuadrado C m-2 desplazamiento eléctrico permitividad faradio por metro F m-1 permeabilidad henrio por metro H m-1 Tabla 6.- Unidades derivadas coherentes SI cuyos nombres y símbolos incluyen unidades derivadas coherentes SI con nombres y símbolos especiales 1.4.5 INCERTIDUMBRE DE MEDIDA TÍPICA, COMBINADA Y EXPANDIDA Las mediciones no proporcionan valores absolutamente exactos, ya que siempre están sujetas a imperfecciones que no se pueden cuantificar con precisión. Así, el resultado de una medición depende del método de medición aplicado, de las condiciones ambientales como la temperatura, la humedad y la presión ambiental, del rendimiento de la técnica de medición utilizada y de la competencia del técnico. Por lo tanto, la incertidumbre será la duda que existe sobre el resultado de cualquier medición. A continuación, se propone un ejemplo práctico para ilustrar la incertidumbre de medición; el ejemplo consiste en dar un mismo trozo de cuerda a tres personas (una por una) y pedirles que midan su longitud sin ninguna instrucción más. Todos ellos pueden usar sus propias herramientas y métodos para medirlo. Es más que probable que los resultados sean ligeramente diferentes como, por ejemplo: / 19  La primera persona indica que mide unos 60 cm. Ha utilizado una regla de plástico de 10 cm, ha medido la cuerda una sola vez y ha llegado a esta conclusión. La segunda persona indica que mide 70 cm. Ha utilizado una cinta métrica de tres metros y ha comprobado el resultado un par de veces para asegurarse de que era correcto. La tercera persona indica que mide 67,5 cm, con una incertidumbre de ± 0,5 cm. Ha utilizado una cinta métrica de gran exactitud y ha medido la cuerda varias veces para obtener una media y una desviación estándar. Además, ha comprobado cuánto se alarga la cuerda al estirarla y ha observado que esto afectaba un poco al resultado. En este caso estaríamos ante una incertidumbre de medida típica (u). Este simple ejemplo muestra que hay muchas cosas que afectan al resultado de una medición; los equipos de medición que se han utilizado, el método/proceso empleado y la forma en la que la persona ha realizado la tarea. 1.4.5.1 RESOLUCIÓN, PRECISIÓN Y EXACTITUD Observe el ejemplo de la diana de la figura a continuación: Figura 1.- Resolución, precisión y exactitud Se entiende que la resolución de medida es la unidad de recuento más pequeña, en este caso la distancia entre los anillos del objetivo. La dispersión de los agujeros de bala indica la precisión, es decir, la medida de la reproducibilidad de los impactos. La dispersión de los agujeros de bala hacia el centro del blanco se expresa mediante la exactitud. Por lo anterior: Resolución: La resolución de un instrumento es la medida del menor incremento o disminución en posición que puede medir o diferenciar. / 20  Precisión: se refiere a la dispersión de los valores obtenidos de mediciones repetidas. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella. Exactitud: se refiere a cuán cerca se encuentra el valor medido del valor real (de referencia). Cuando se expresa la exactitud de un resultado, se expresa mediante el error absoluto, que es la diferencia entre el valor medido y el valor real. Para evaluar y seguir utilizando el resultado de una medición, debe hacerse una declaración sobre la calidad del resultado, además del valor estimado determinado del mensurando. La indicación de la incertidumbre de la medición refuerza la confianza en los resultados de las mediciones y permite la comparación de diferentes mediciones. Un valor medido sin expresión de incertidumbre de medición no es un resultado de medición completo. Ser consciente de la incertidumbre de una medición es un concepto fundamental. No se deberían realizar mediciones si no se es consciente de la incertidumbre asociada. 1.4.5.2 COMPONENTES DE LA INCERTIDUMBRE La incertidumbre se compone de varios factores: Componentes Tipo A: Según el VIM (Vocabulario Internacional en Metrología), la incertidumbre tipo A es la “evaluación de un componente de la incertidumbre de medición mediante un análisis estadístico de los valores de las cantidades medidas obtenidas en condiciones definidas. Dicho en otras palabras, es un método en el cual llevas a cabo un proceso para obtener mediciones repetidas de una magnitud particular. Este proceso debe llevarse a cabo en condiciones conocidas. Al final del proceso se obtienen datos que te permiten estimar la incertidumbre, a veces llamada también incertidumbre típica tipo A, la cual se simboliza con la letra “u” minúscula. Los datos obtenidos se recopilan y analizan para obtener los componentes de la incertidumbre. Estos componentes son variables a partir de las cuales se obtiene las incertidumbres típicas (un). Para obtener el valor de la incertidumbre combinada, se combinarán las diferentes componentes de incertidumbre típica (un) utilizando la ley de propagación de errores. La incertidumbre combinada se obtendrá sumando en cuadratura como indica la formula a continuación, en la que cada “un” representa una componente de incertidumbre independiente. Cuando se sumen diferentes componentes de incertidumbre se deberá asegurar que todos tienen el mismo valor sigma antes de operar. / 21 Antes de publicar el componente de incertidumbre combinada, será necesario multiplicar el resultado por el valor sigma seleccionado para obtener el nivel de confianza requerido. Después de hacer la multiplicación, lo que se obtiene es la incertidumbre expandida, es decir, la incertidumbre con un nivel de confianza determinado incluido (factor de cobertura). Obtenemos así la expresión de la incertidumbre expandida. Para expresar la incertidumbre en los resultados o bien, en un certificado de calibración se incluirá la magnitud, la unidad o múltiplo de unidad empleada, la incertidumbre expresada mediante un valor “+/-“, incluyendo el factor de cobertura o nivel de confianza (sigma). Por ejemplo, podría indicarse que una distancia medida es de 125 km con una incertidumbre de ±1 km (σ = 2). Figura 2.- Distribución normal (gaussiana) La incertidumbre de medida se expresa como un intervalo de confianza, generalmente con un nivel de confianza del 95% o 2σ (Valor típico). Para el caso de la incertidumbre tipo A los componentes más importantes son: la media, la desviación estándar y los grados de libertad (número de ensayos menos 1). Componentes Tipo B: Según el VIM, este método de determinación de incertidumbre es la “evaluación de un componente de la incertidumbre de la medición determinada por medios distintos a la evaluación Tipo A”. Dicho en otras palabras, se refiere a la / 22 determinación de la incertidumbre por métodos distintos a la evaluación estadística de una serie de observaciones realizadas directamente por el operario. Los medios por los cuales puedes obtener información para determinar la incertidumbre de este tipo provendrán principalmente de las siguientes fuentes: Certificados de calibración Manuales del fabricante Artículos de revista Procedimientos técnicos Ensayos de aptitud Libros guía Guías provenientes de industrias Entre otros La evaluación de la incertidumbre a partir de esta metodología se puede presentar en varios casos, esto debido a que hay varias fuentes de incertidumbres tipo B. En la mayoría de los casos es posible asumir una distribución de probabilidad rectangular como método para determinar las componentes de la incertidumbre típica de tipo B. Sin embargo, nos podemos encontrar con situaciones donde otra distribución sea más conveniente que la distribución rectangular, por ejemplo, una distribución triangular. Demos un vistazo a cada uno de los casos para determinar la incertidumbre típica a partir de un método tipo B. Antes de publicar el componente de incertidumbre combinada, será necesario multiplicar el resultado por el valor sigma seleccionado para obtener el nivel de confianza requerido. Después de hacer la multiplicación, lo que se obtiene es la incertidumbre expandida, es decir, la incertidumbre con un nivel de confianza determinado incluido (factor de cobertura). Para expresar la incertidumbre en los resultados o bien, en un certificado de calibración se incluirá la magnitud, la unidad o múltiplo de unidad empleada, la incertidumbre expresada mediante un valor +/-, incluyendo el factor de cobertura o nivel de confianza (sigma). Por ejemplo, podría indicarse que una distancia medida es de 125 km con una incertidumbre de ±1 km (σ = 2). La incertidumbre de medida se expresa como un intervalo de confianza, generalmente con un nivel de confianza del 95% o 2σ (Valor típico). / 23 Algunas consideraciones finales en el manejo de incertidumbres de medida: Cuanto mayor sea la muestra, más representativo será el cálculo. Cuanto mayor sea la incertidumbre, menos confianza tendremos en el resultado de la medición. Puede afectar la toma de decisiones en procesos de control de calidad, diseño, seguridad, etc. Reducción de Incertidumbre: Mejora la precisión y exactitud de la instrumentación. Aumenta la cantidad de datos y repeticiones. Considera la calibración y el ambiente de medición. 1.4.6 GUÍA PARA LA EXPRESIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LA MEDICIÓN La "Guía para la Expresión de la Incertidumbre en la Medición", abreviada como GUM, se considera la norma mundialmente aceptada para la evaluación y especificación de las incertidumbres de medición y ha sido adoptada por varias organizaciones internacionales. La GUM sigue el enfoque de declarar cada resultado de medición como la mejor estimación de un mensurando con la incertidumbre de medición asociada. Así, el método GUM proporciona un procedimiento de evaluación claramente definido para realizar la descripción de la tarea de medición y los rangos de variabilidad de las magnitudes relevantes utilizando distribuciones de probabilidad y ecuaciones de modelos. Así, con la ayuda del método GUM se puede mostrar de forma transparente qué correlaciones se utilizan para la determinación de la incertidumbre de medición y cómo se considera la estimación de las magnitudes implicadas. / 24  Figura 3.- Guía para la expresión de la incertidumbre en la medición 1.4.7 INCERTIDUMBRE, CALIBRACIÓN Y TRAZABILIDAD También hay otras razones para tratar la incertidumbre de la medición; por ejemplo, si la medición forma parte de una calibración y debe figurar en el certificado de calibración, o si debe evaluarse el cumplimiento de la especificación de precisión de un instrumento de medida. La calibración de un instrumento de medida es un proceso fundamental en la metrología. Una calibración es el conjunto de operaciones de comparación que se realizan en unas condiciones concretas, entre el valor de una magnitud indicada por un instrumento de medida y los valores indicados de esa magnitud realizados por patrones, por lo tanto, consiste en comprobar las desviaciones de indicación de instrumentos y equipos de medida por comparación con patrones con trazabilidad nacional o internacional y que sirven para determinar las correcciones que requiere un instrumento de medida concreto con respecto a los patrones. Los resultados de estas operaciones se reflejarán en un certificado de calibración. La aportación de calibrar con la menor incertidumbre posible es que es mayor el margen que tiene para gestionar las tolerancias de los equipos. La trazabilidad es el resultado de una medición o de un patrón que pueda relacionarse con referencias a patrones nacionales o internacionales en una cadena de comparaciones, teniendo en cuenta todas las incertidumbres. / 25 La incertidumbre es un parámetro, que se asocia a al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión en los valores de las medidas. A esta dispersión contribuyen muchos factores como la incertidumbre asociada a los patrones de referencia, la precisión de los equipos a calibrar, o las condiciones ambientales en el momento de la calibración. En resumen, la incertidumbre es el margen de exactitud de los resultados de calibración de un laboratorio. La capacidad óptima de medida es la incertidumbre con la que un laboratorio puede calibrar. La calibración de un instrumento determina la comparación de la lectura de un instrumento que se está calibrando con la lectura por un instrumento de referencia o patrón bajo unas condiciones determinadas. Otro aspecto de la calibración es la documentación de los desvíos registrados entre el instrumento a calibrar con el patrón de referencia, el cálculo de la incertidumbre resultante y la creación del certificado de calibración que contiene los datos obtenidos y la trazabilidad. Se verifica si hay desviaciones en la indicación del instrumento y Se determinan las correcciones necesarias respecto a los patrones. Permite gestionar tolerancias de los equipos con mayor margen. Proporciona trazabilidad al resultado de la medición. La trazabilidad metrológica es fundamental en la ciencia de las mediciones. Se refiere a la capacidad de relacionar los resultados de una medición individual a patrones nacionales o internacionales mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones, conocida como cadena de trazabilidad. En otras palabras, garantiza que las mediciones sean comparables en el espacio y el tiempo. / 26  Figura 4.- Trazabilidad metrológica 1.4.7.1 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN En la mayoría de las ocasiones la calibración de un instrumento incluye un criterio de aceptación, es decir, hay límites dentro de los cuales se considera que el resultado está aceptado y fuera de los cuales se considera no aceptado. Hay varias interpretaciones sobre si la incertidumbre se debe tener en cuenta a la hora de decidir un aceptado / no aceptado, y en caso afirmativo, de cómo hacerlo. A continuación, se detallan algunos ejemplos para estudiar diferentes casos. En la siguiente imagen, la forma de diamante ilustra el resultado de la medición y las líneas inferior y superior del resultado indican la incertidumbre total de dicha medición. Figura 5.- Criterios de aceptación / 27  Caso 1: Aquí está bastante claro que la medida se encuentra dentro de los límites de tolerancia, incluso cuando se tiene en cuenta la incertidumbre. De modo que podemos decir que es un resultado bueno o “aceptado”. Caso 4: Este caso también está bastante claro. El resultado se encuentra fuera de los límites de tolerancia, incluso cuando se tiene en cuenta la incertidumbre. De modo que podemos decir que es un resultado malo o “no aceptado”. Caso 2 y Caso 3: Estos casos son un poco más difíciles de juzgar. Desde luego parece que en el caso 2 el resultado está dentro de la tolerancia, mientras que en el caso 3 está fuera, especialmente si no se tiene en cuenta la incertidumbre. Pero si se tiene en cuenta la incertidumbre, realmente no podemos decirlo con total confianza. Hay normativas (por ejemplo, el documento ILAC G8:1996 - Guía para la evaluación y el informe de la conformidad con las especificaciones; Guía EURACHEM / CITAC: Empleo de la información sobre la incertidumbre en la evaluación de conformidad) sobre cómo expresar la conformidad de la calibración. En estas guías se sugiere que se declare que el resultado está aceptado solo cuando el error añadiendo la incertidumbre sea inferior al límite de aceptación. Además, también sugieren que se declare no aceptada solo cuando el error incluyendo la incertidumbre sea mayor que el límite de aceptación. Cuando el resultado está más cerca del límite de aceptación que la mitad de la incertidumbre, se sugiere llamarlo resultado “indefinido”, es decir, no se debe decir ni aprobado ni no aprobado. En la mayoría de los casos se interpreta la incertidumbre y la decisión de aceptada o no aceptada de muchas formas diferentes. En la práctica, la mayoría de las veces la incertidumbre no se tiene en cuenta en la decisión de aceptar o no aceptar la calibración, pero de todas formas es muy importante conocer la incertidumbre a la hora de tomar la decisión. En el siguiente gráfico hay algunos ejemplos de lo que puede significar tener incertidumbres diferentes en la práctica: / 28  Figura 6.- Ejemplo tolerancias vs. Incertidumbre de medida Los casos 1 y 2 tienen el mismo resultado de medición, de modo que sin la incertidumbre se consideraría que ambas mediciones son del mismo nivel. Pero cuando se tiene en cuenta la incertidumbre, se puede ver que el caso 1 es realmente malo, porque la incertidumbre es demasiado grande para ser usada en esta medición con los límites de tolerancia dados. Mirando los casos 3 y 4, parece que el caso 3 es mejor, pero con la incertidumbre se puede ver que no es lo suficientemente bueno como para declararlo aceptado, mientras que el caso 4 sí lo es. De nuevo se hace hincapié en que se debe conocer la incertidumbre antes de juzgar el resultado de una medida. Sin el cálculo de incertidumbre, los casos anteriores 1 y 2 parecen similares, pero teniendo en cuenta la incertidumbre son muy diferentes. / 29 2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE MEDIDA 2.1 MAGNITUDES ELÉCTRICAS 2.1.1 DIFERENCIA DE POTENCIAL La diferencia de potencial eléctrico, también conocida como voltaje, es la cantidad de trabajo que se necesita para mover una carga positiva unitaria desde un punto a otro en un campo eléctrico. Se mide en voltios (V) y se representa con la letra V. En términos más simples, puedes pensar en la diferencia de potencial eléctrico como la “fuerza” que empuja a los electrones a través de un circuito. Es similar a cómo la gravedad empuja a los objetos hacia abajo en un campo gravitatorio. La fórmula para calcular la diferencia de potencial eléctrico es: V = W/Q Donde: V es la diferencia de potencial eléctrico (V) W es el trabajo realizado para mover la carga (J) Q es la carga (C) 2.1.2 CORRIENTE ELÉCTRICA La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que pasa por un punto específico de un circuito eléctrico en un período de tiempo determinado. Se mide en amperios (A) y se representa con la letra I. En términos más simples, puedes pensar en la corriente eléctrica como el movimiento de los electrones a través de un conductor, como un cable. Este movimiento es causado por fuerza debida a la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) en los extremos del conductor. La fórmula para calcular la corriente eléctrica es: I = Q/t Donde: I es la corriente eléctrica (A) Q es la carga eléctrica (C) t es el tiempo (s) / 30  2.1.3 RESISTENCIA ELÉCTRICA La resistencia eléctrica es una medida de la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor. Se mide en ohmios (Ω) y se representa con la letra R. En términos más simples, puedes pensar en la resistencia eléctrica como la “fricción” que experimentan los electrones al moverse a través de un conductor. Cuanto mayor sea la resistencia, más difícil será para los electrones moverse y, por lo tanto, menor será la corriente eléctrica. La fórmula para calcular la resistencia eléctrica es la Ley de Ohm: V = R·I Donde: V es la diferencia de potencial eléctrico (V) I es la corriente eléctrica (A) R es la resistencia eléctrica (Ω) 2.1.4 CAPACIDAD La capacidad eléctrica es una propiedad de los cuerpos que permite almacenar carga eléctrica. Se mide en faradios (F) y se representa con la letra C. En términos más simples, puedes pensar en la capacidad eléctrica como la “capacidad de almacenamiento” de un condensador, que es un dispositivo utilizado en circuitos eléctricos para almacenar carga eléctrica. La fórmula para calcular la capacidad eléctrica es: C=Q/V Donde: C es la capacidad eléctrica Q es la carga eléctrica almacenada V es la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) / 31  2.1.5 INDUCTANCIA La inductancia es una propiedad de los circuitos eléctricos que se opone a un cambio en la corriente eléctrica que los atraviesa. Se mide en henrios (H) y se representa con la letra L. En términos más simples, puedes pensar en la inductancia como la “inercia eléctrica”. Al igual que la inercia es la resistencia al cambio en el movimiento, la inductancia es la resistencia al cambio en la corriente eléctrica. La fórmula para calcular la inductancia es: V=L⋅dI/dt Donde: V es la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) L es la inductancia dI/dt es la tasa de cambio de la corriente eléctrica con respecto al tiempo 2.1.6 REACTANCIA INDUCTIVA Y CAPACITIVA La reactancia es una forma de oposición generada por los componentes de un circuito eléctrico cuando la corriente alterna (CA) pasa a través de él. Este término se aplica exclusivamente a los circuitos de corriente alterna, tanto en serie como en paralelo, no a los circuitos de corriente continua (CC). Reactancia inductiva (XL): La inductancia es la resistencia que se produce cuando un componente, como un inductor, genera un campo electromagnético que se opone al flujo de corriente. Se mide en henrios (H) y se simboliza con “L”. Reactancia capacitiva (XC): La capacitancia es la resistencia que se produce cuando un dispositivo, como un condensador, almacena una carga eléctrica que resiste los cambios de tensión. Se mide en faradios (F) y se simboliza con “C”. / 32 La reactancia de un circuito puede ser el resultado de la inductancia, la capacitancia o una combinación de ambas. Si un circuito contiene inductancia y capacitancia, las dos se anulan mutuamente, y puedes medir la reactancia total del circuito por la diferencia entre ellas. Aquí están las principales diferencias entre inductores y capacitores. Almacenamiento de energía: Un condensador almacena energía en el campo eléctrico entre sus placas, mientras que un inductor (el componente que exhibe inductancia) almacena energía en su campo magnético. Comportamiento en corriente continua (DC): En un circuito de corriente continua después de un largo tiempo, un condensador se comporta como un circuito abierto (es decir, bloquea la corriente), mientras que un inductor se comporta como un cortocircuito (es decir, no se opone a la corriente). Comportamiento en corriente alterna (AC): En un circuito de corriente alterna, un condensador se opone a los cambios de voltaje, mientras que un inductor se opone a los cambios de corriente. 2.1.7 IMPEDANCIA Cabe destacar que, si tenemos en cuenta, además de la reactancia inductiva y/o capacitancia, tenemos en cuenta la componente resistiva pura, nos encontraremos ante una impedancia compleja. Está se expresará mediante un número complejo cuya parte real corresponderá a la componente resistiva pura del circuito y la parte imaginaria a la combinación de reactancia inductiva y capacitiva. La unidad empleada para su representación son los Ohmios. Para trabajar con impedancias es habitual recurrir a la representación fasorial (vector con componente real y componente imaginaria). Si en un circuito únicamente existen resistencias puras (resistencias óhmicas), la tensión y la intensidad alcanzan simultáneamente sus valores máximos o nulos y la corriente se dice que está en fase. Al decir que la corriente está en fase, se quiere expresar que la tensión y la intensidad alcanzan a la vez sus valores máximos, mínimos y nulos; no que estos valores sean iguales entre sí. En cambio, si existen inducciones (bobinas), condensadores, o ambas cosas, sucede en ocasiones que la tensión no alcanza sus valores máximos y nulos al mismo tiempo que la intensidad, pudiendo adelantarse o retrasarse en otros. Cuando esto sucede, se dice que la corriente está desfasada o que existe desfase. / 33  Figura 7.- Desfase Tensión – Corriente en AC 2.1.7.1 POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA La potencia eléctrica es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico, es decir, la cantidad de energía eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio o watt (W). Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios (RMS), de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Si a un circuito se le aplica una tensión senoidal v(t) con velocidad angular (𝜔) y un valor de pico U0 de forma: v(t) = U0 sin(𝜔t) Esto provocará, en el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común), una corriente I(𝑡), desfasada un cierto ángulo (𝜙), respecto de la tensión aplicada (En el caso de un circuito resistivo puro el desfase será de 0º): I(t) = I0·sin(𝜔t – 𝜙) La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores a las que se les aplicarán transformaciones trigonométricas y se sustituirán los valores de pico por valores eficaces obteniendo la siguiente expresión: P(t) = URMS IRMS cos(𝜙) – URMS IRMS cos(2𝜔t – 𝜙) Componente constante Componente variable (t) Se obtiene así para la potencia una componente constante y otra variable con el tiempo. Al primer valor se le denomina potencia activa y al segundo potencia fluctuante o reactiva. / 34 Por lo tanto, la potencia de un circuito eléctrico de corriente alterna (cuya magnitud se conoce como potencia aparente y se identifica con la letra S) se expresa mediante un número complejo y es la suma (vectorial) de la potencia que disipa dicho circuito y se transforma en calor o trabajo (conocida como potencia promedio, activa o real, que se designa con la letra P y se mide en vatios (W)) y la potencia utilizada para la formación de los campos eléctrico y magnético de sus componentes, que fluctuará entre estos componentes y la fuente de energía (conocida como potencia reactiva, que se identifica con la letra Q y se mide en voltamperios reactivos (VAr)). Esto significa que la potencia aparente representa la potencia total desarrollada en un circuito con impedancia Z. La relación entre todas las potencias aludidas es: Esta potencia aparente (S) no es realmente la "útil", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no solo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de contarse con la que van a "almacenar" las bobinas y condensadores. Se mide en voltamperios (VA), aunque para aludir a grandes cantidades de potencia aparente lo más frecuente es utilizar como unidad de medida el kilovoltamperio (kVA). La fórmula de la potencia aparente es: El factor de potencia (fdp) es una herramienta útil para determinar si un sistema eléctrico que opera en corriente alterna (CA) está siendo eficiente en términos energéticos, es decir, si está convirtiendo la energía de manera efectiva, o si está operando de manera ineficiente, lo que resulta en un desperdicio de energía. En otras palabras, el factor de potencia es la relación entre la potencia activa y la potencia reactiva de una instalación. Para comprender la importancia del factor de potencia se van a considerar dos receptores con la misma potencia, 1000 W, conectados a la misma tensión de 230 V, pero el primero con un factor de potencia alto (0,96) y el segundo con uno bajo (0,25): / 35 Si comparamos ambos resultados, se pueden extraer las siguientes conclusiones: Un factor de potencia bajo comparado con otro alto origina, para una misma potencia activa (P), una mayor demanda de corriente, lo que implica la necesidad de utilizar cables de mayor sección. La potencia aparente es tanto mayor cuanto más bajo sea el factor de potencia lo que requerirá una mayor dimensión de los generadores eléctricos y en definitiva un mayor costo de la instalación alimentadora. Puesto que las suministradoras de electricidad facturan la potencia activa consumida, los costes de un factor de potencia bajo repercutirían íntegramente en la compañía suministradora, Es por este motivo que las compañías suministradoras penalizan la existencia de factores de potencia bajos, obligando a su mejoría/compensación o repercutiendo costes adicionales. El factor de potencia permite optimizar técnica y económicamente una instalación, evita el sobredimensionamiento de algunos equipos y mejora su utilización. La optimización del factor de potencia redundará en los siguientes beneficios: Disminución de la sección necesaria de los cables. Disminución de las pérdidas en las líneas: Un buen factor de potencia permite también una reducción de las pérdidas en las líneas para una potencia activa constante. Las pérdidas en vatios (debidas a la resistencia de los conductores) están, efectivamente, integradas en el consumo registrado por los contadores de energía activa (kWh) y son proporcionales al cuadrado de la intensidad transportada. Reducción de la caída de tensión: La instalación de condensadores permite reducir, incluso eliminar, la energía reactiva transportada, y por lo tanto reducir las caídas de tensión en línea. Aumento de la potencia disponible: La instalación de condensadores hacia abajo de un transformador sobrecargado que alimenta una instalación cuyo factor de potencia es bajo, y por lo tanto malo, permite aumentar la potencia disponible en el secundario de dicho transformador. De este modo es posible ampliar una instalación sin tener que cambiar el transformador. La mejora del factor de potencia optimiza el dimensionamiento de los transformadores y cables. Reduce también las pérdidas en las líneas y las caídas de tensión. A menudo es posible ajustar el factor de potencia de un sistema a un valor muy próximo a la unidad. / 36 Esta práctica es conocida como mejora o corrección del factor de potencia y se realiza mediante la conexión a través de conmutadores, en general automáticos, de bancos de condensadores (conocidos también como bancos de capacitores) o de inductancias, según sea el caso el tipo de cargas que tenga la instalación. Por ejemplo, el efecto inductivo de las cargas de motores puede ser corregido localmente mediante la conexión de condensadores. Las pérdidas de energía en las líneas de transporte de energía eléctrica aumentan con el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto más bajo sea el fdp de una carga, se requiere más corriente para conseguir la misma cantidad de energía útil. Por tanto, como ya se ha comentado, las compañías suministradoras de electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de límites especificados. La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible. Es por ello por lo que en casos de grandes variaciones en la composición de la carga es preferible que la corrección se realice por medios automáticos. Figura 8.- Condensadores de potencia y reactores 2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE MEDIDA Los equipos de medida son herramientas esenciales en muchos campos, desde la física y la ingeniería hasta la medicina y las ciencias de la vida. A continuación, se presentan / 37 algunas características clave que se suelen tener en cuenta a la hora de evaluar las prestaciones de los equipos de medida. 2.2.1 TECNOLOGÍA EMPLEADA Los instrumentos de medición analógicos y digitales presentan diferencias significativas en su funcionamiento y características. La forma de procesar la información sobre una magnitud afecta de forma fundamental a la constitución del aparato de medida. En los analógicos la información procesada es una función continua en el tiempo, tomando infinitos valores entre dos valores cualesquiera. En los digitales, de la magnitud observada solo se toman algunos valores y mediante la conversión A/D (analógico/digital) se codifican en notación binaria. En estos aparatos, la magnitud medida, que obviamente es analógica (continua en el tiempo), se divide en un número finito de bandas de valores y a cada banda se le asigna un código binario, que como sabemos es el número representado en base dos, solo con los dígitos binarios, 0 y 1 (bits). 2.2.2 INSTRUMENTOS ANALÓGICOS Un instrumento de medida analógico es un dispositivo que muestra información en forma de una escala continua, como una aguja que se mueve a lo largo de una escala graduada. Utiliza componentes electrónicos y mecánicos para medir y representar magnitudes físicas, como voltaje, corriente, temperatura o presión. La información se presenta visualmente en una pantalla analógica, con un dial/aguja sobre una escala circular o lineal. Uno de los esquemas clásicos es el del galvanómetro. Los instrumentos de medida analógicos presentan las siguientes características generales: Visualización Continua: Proporciona una representación continua de la magnitud medida. Adaptabilidad a Escalas No Lineales: Puede adaptarse a diferentes escalas no lineales. Rapidez de Lectura: Puede mostrar cambios rápidos en tiempo real. Error de Paralaje: Puede afectar la precisión. Poca Resolución: Típicamente no proporcionan más de 3 cifras. Error de Paralaje: Limita la exactitud a 0.5% a plena escala. Lecturas Confusas con Varias Escalas: Las lecturas pueden ser erróneas. Facilidad de lectura: Típicamente 1 lectura/segundo. / 38  Bajo coste. 2.2.3 INSTRUMENTOS DIGITALES Un instrumento de medida digital muestra información numérica en una pantalla digital, como números o caracteres alfanuméricos. Convierte la señal medida en una representación digital mediante circuitos electrónicos y procesadores que efectúan las operaciones de Muestreo, Retención, Cuantificación y Codificación. Los valores se muestran con alta precisión y resolución. Los instrumentos de medida digitales presentan las siguientes características generales: Exactitud y Precisión: Proporciona mediciones más precisas y resolución. Facilidad de Lectura: Muestra valores numéricos directamente. Eliminación del Error de Paralaje: No está sujeto a este error. Procesamiento Inmediato: Puede enviar datos digitales para análisis o almacenamiento. Coste Elevado. Son más complejos. Escalas No Lineales Difíciles de Introducir. 2.2.4 RESOLUCIÓN DE MEDIDA: RANGO, FONDO Y FACTOR DE ESCALA El rango de un equipo de medida se refiere al intervalo completo de valores que dicho instrumento es capaz de medir. El fondo de escala de un equipo de medida es el máximo valor de lectura en la escala que está en uso. En otras palabras, representa el límite superior de medición que el instrumento puede alcanzar1. Por ejemplo, si tenemos un termómetro con un rango de -30° C a 50° C, su fondo de escala sería 50° C. En el caso de instrumentos analógicos, también se utiliza el concepto de factor de escala, que relaciona el rango elegido con el número de divisiones en la escala, lo cual se relaciona directamente con la resolución del equipo de medida. En aquellos equipos en los que el fondo de escala sea ajustable el operario deberá tener en cuenta que la escala óptima para la medición es la primera que supere el valor esperado. Teniendo en cuenta que la resolución es el cambio mínimo del valor de entrada al equipo de medida capaz de producir un cambio observable en la salida, si utilizamos una escala demasiado grande para medir una magnitud relativamente pequeña, estaremos / 39 desperdiciando parte del margen dinámico disponible en el equipo y causando una pérdida de resolución. Por el contrario, si medimos con un fondo de escala inferior al valor esperado de lectura, estamos haciendo trabajar al equipo fuera de especificación, pudiendo aparecer distorsiones por no linealidad o sobrecarga en el equipo, pudiendo llegar a producir la avería del instrumento. Supongamos que nos disponemos a medir un voltaje aproximado (120 V) y nuestro voltímetro dispone de las siguientes escalas seleccionables: 0 – 20 V 0 – 200 V 0 – 2000 V Dado que el conversor A/D de nuestro voltímetro (aplicable a la escala gráfica de un instrumento analógico) dispondrá de un número de niveles discreto de cuantificación (256, en un ejemplo de 8 bits). Podrá ocurrir lo siguiente: Si configuramos la escala entre 0 – 20 V: Si el equipo espera un máximo de 20 V y estamos midiendo 120 V el equipo presentará no linealidad por sobrecarga pudiendo quedar permanentemente dañado. Si configuramos la escala entre 0 – 200 V: En esta situación la medida está dentro del margen tolerado por el equipo y la resolución será de 200 V / 256 niveles = 0,78 V/nivel. Sería el escenario óptimo. Por último, si configuramos la escala entre 0 – 2000 V, a pesar de encontrarnos dentro del margen tolerado por el equipo de medida, debido a la selección de la escala (2000 V / 256 niveles = 7,8 V/nivel), estaremos renunciando a parte de la resolución del equipo por una mala selección de la escala de medida. 2.2.5 MARGEN DINÁMICO El margen dinámico en un equipo de medida se puede definir como el margen existente desde nivel de pico (máximo admisible), hasta nivel de ruido de fondo (zona en la que ya no puede distinguirse la señal del ruido de fondo). Este margen se refiere a la distancia entre el nivel de pico de la señal y el nivel de ruido de fondo. Es relevante para evaluar la calidad de la señal y su relación con el ruido ambiental. En muchos equipos de medida el margen dinámico variará en función de su configuración de uso. / 40  2.2.6 SENSIBILIDAD La sensibilidad de un instrumento de medida o receptor se refiere al nivel mínimo de señal (medido en μV, dBμV o dBm, etc.) que el receptor necesita en su entrada para producir una medida aceptable a partir de la señal recibida. En otras palabras, es la señal más débil que el instrumento puede detectar y procesar de manera útil. 2.2.7 ESTABILIDAD La estabilidad de un equipo de medida se refiere a su capacidad para mantener sus características estáticas a lo largo del tiempo. En otras palabras, es la habilidad del instrumento para no cambiar sus propiedades o desviarse con el uso continuo (por ejemplo, si se produjera un calentamiento interno del equipo que resultará en una variación de su funcionamiento). La estabilidad es crucial para garantizar mediciones precisas y confiables a lo largo del tiempo. Si un equipo de medida es estable, sus resultados seguirán siendo consistentes y confiables incluso después de un uso prolongado. Se debe tener en cuenta que algunos instrumentos de medida requerirán ser arrancados unos minutos antes de la realización de las pruebas para “calentar”. 2.2.8 LINEALIDAD La linealidad en instrumentos de medición se refiere a la capacidad del instrumento para producir una salida proporcional y exacta a la magnitud que se está midiendo. Es decir, cuando un instrumento es lineal, su respuesta es constante y precisa, sin distorsiones o errores significativos. Si el instrumento se encuentra en condiciones normales de trabajo y se utiliza correctamente, la relación entre la entrada (magnitud medida) y la salida (valor indicado) debe mantenerse constante. La linealidad es fundamental para garantizar que los resultados de las mediciones sean precisos y confiables. La no linealidad en equipos de medida electrónicos puede surgir por diversas razones. Aquí algunas posibles causas: Defectos de fabricación Degradación con el tiempo (deriva, degradación de amplificadores, etc.) Golpes eléctricos, mecánicos o un entorno peligroso (como aceites o virutas de metal) también pueden afectar la linealidad Utilización por encima del rango previsto 2.2.9 VELOCIDAD DE RESPUESTA