Cómo calcular la incertidumbre de la deriva

Key Takeaways: Calculating Drift

• Definition: The variation in measurements of the same measurand under *changed* conditions (e.g., different operators, different days, or different equipment).
• Definition: Drift is the slow change in a measurement system’s response over time, independent of the measurand.
• Evaluation Method: Typically evaluated as a Type B component by comparing results from consecutive calibration certificates.
• Formula: $Drift = \text{Current Value} – \text{Previous Value}$ (adjusted for the time interval between calibrations).
• Risk Management: Calculating drift allows labs to predict future performance and adjust calibration intervals to prevent “Out of Tolerance” (OOT) conditions.
• Role in Uncertainty: Drift should be included in your budget if it is significant compared to the expanded uncertainty.

Introducción

La deriva es una fuente importante de incertidumbre. Por lo general, es un contribuyente significativo a la incertidumbre.

Como resultado, los laboratorios siempre deben incluir la deriva o estabilidad de sus equipos de medición y (o) estándares en sus presupuestos de incertidumbre. No incluirlo en un análisis de incertidumbre es probable que resulte en una subestimación de la incertidumbre de medición (es decir, informar una incertidumbre menor de lo que debería).

Como referencia, los siguientes documentos recomiendan evaluar la deriva y la incluyeron en el presupuesto de incertidumbre;

1. EA-04/02 M: 2022 – Evaluación de la incertidumbre de la medición en la calibración,
2. UKAS M3003 – La expresión de la incertidumbre y la confianza en la medición,
3. BIPM JCGM 100:2008 – Guía para la expresión de la incertidumbre en la medición

Además, se requiere que la deriva se evalúe mediante muchos métodos estándar (e.g. ISO, ASTM, etc.) y guías de calibración EURAMET.

Dado que la deriva es una fuente importante de incertidumbre, creé esta guía para enseñarle todo al respecto, incluido cómo calcular la deriva para que pueda estimar la incertidumbre.

En esta guía, voy a cubrir la siguiente información:

¿Qué es Drift?

Según el Vocabulario en Metrología (VIM), la deriva es el cambio continuo o incremental a lo largo del tiempo en la indicación, debido a cambios en las propiedades metrológicas de un instrumento de medición.

 
Si lee las notas de definición (en la imagen de arriba), indica que la deriva no está relacionada con un cambio en una cantidad que se mide ni con un cambio de una cantidad de influencia.

Esencialmente, evalúe la deriva para determinar el cambio en las propiedades metrológicas de su equipo o estándar a lo largo del tiempo. Por lo general, evaluará la deriva:

1. Cada vez que se calibra su equipo,
2. Cuando se estima la incertidumbre, y(o)
3. Cuando actualizas tus presupuestos de incertidumbre.

En cualquier caso, está tratando de determinar un cambio en el valor de la propiedad metrológica durante un intervalo de tiempo específico. Normalmente, el intervalo de tiempo deseado es igual a:

1. un año,
2. el intervalo de calibración del elemento, o
3. el período de validez del artículo (es decir, hasta su vencimiento).

Ahora que sabes qué es la deriva, te mostraré diferentes formas de calcularla en la siguiente sección.

Cómo calcular la deriva

Existen varios métodos que puede utilizar para calcular la deriva de sus estándares o sistemas de medición, que incluyen:

1. Deriva basada en especificaciones, tolerancias o error máximo permitido
2. Deriva desde la última calibración, o
3. Deriva promedio a lo largo del tiempo

En esta guía, le mostraré cómo estimar la incertidumbre de deriva para los métodos enumerados anteriormente. Te voy a dar las instrucciones y fórmulas para estimar su valor. Además, he incluido ejemplos para ayudarlo a ver cómo se realizan las evaluaciones.

Si necesita estimar la incertidumbre debido a la estabilidad (en lugar de la deriva), debe consultar mi guía sobre incertidumbre de estabilidad.

Las evaluaciones de esta guía se han obtenido de documentos técnicos acreditados, métodos estándar, guías de incertidumbre y las opiniones consensuadas de expertos técnicos y evaluadores.

La mayoría de estos métodos se han obtenido de:

• Guías de calibración de Euramet
• Guía de incertidumbre de Eurachem CG4
• Métodos ISO y ASTM,
• Manuales de equipos OEM,
• Guías de incertidumbre, y
• Libros de texto

Método 1: Deriva desde la última calibración

Descripción

Otro método común es calcular la deriva desde la última calibración. Este método es requerido por algunos métodos de prueba y recomendado por varias guías de incertidumbre.

Además, es comúnmente recomendado por muchos asesores y expertos.

Además, es fácil de calcular. Simplemente busque sus dos últimos informes de calibración y calcule la diferencia entre los dos resultados informados.

Esta podría ser la razón por la que es tan popular.

En la imagen a continuación, verá un extracto de la guía Euramet CG-18, sección 7.1.2.3 que recomienda evaluar la deriva desde la última calibración.

 
En la siguiente imagen (abajo), verá un extracto de ISO 376:2011, sección C.2.5 que recomienda estimar la deriva a partir de resultados de calibración anteriores.

 
Por último, la deriva desde la última calibración se considera una estimación "precisa" de la incertidumbre de acuerdo con el Apéndice E del JCGM 100:2008. Esto podría darle incertidumbres más pequeñas que pueden beneficiar a su laboratorio y a sus clientes. Por el contrario, podría generar mayores incertidumbres (potencialmente mayores que las especificaciones del fabricante) que pueden dificultar que el laboratorio cumpla con los requisitos del cliente.

En resumen, la deriva desde la última calibración es una evaluación de la incertidumbre que es:

1. fácil de calcular,
2. muy recomendable, y
3. adecuado para todos los niveles de competencia (es decir, principiante a experto).

Pros y contras

El uso de la deriva desde la última calibración tiene sus ventajas y limitaciones. Echa un vistazo a los pros y los contras de usar el método.

Los PROS de este método son:

1. Es fácil de evaluar,
2. Muy recomendable con el apoyo de métodos y guías acreditados,
3. Es probable que proporcione al laboratorio una incertidumbre precisa de CMC, y
4. La incertidumbre se considera "precisa" y no "segura" según JCGM 100:2008, Apéndice E

Los CONTRAS de este método son:

1. Alto riesgo de exagerar o subestimar la incertidumbre,
2. No tiene en cuenta las tendencias de rendimiento a largo plazo, y
3. Necesidad de actualizar los presupuestos de incertidumbre con más frecuencia.

Cómo calcular

En esta sección, enumeraré las instrucciones paso a paso para calcular la deriva desde la última calibración para dos métodos comunes que incluyen:

1. Deriva cuando los valores de referencia son los mismos, o
2. Deriva cuando los valores de referencia no son los mismos.

Método A: Los valores de referencia son los mismos

Cuando los valores de referencia o estándar en ambos informes de calibración sean los mismos, calcule la deriva desde la última calibración siguiendo las instrucciones que se proporcionan a continuación:

1. Revisar los dos (2) últimos informes de calibración del equipo,
2. Encuentre el valor que se evalúa en ambos informes,
3. Registre los resultados de ambos informes,
4. Calcule la diferencia entre los dos resultados,
5. Convertir el resultado en un valor absoluto,
6. Agregue el resultado a su presupuesto de incertidumbre y
7. Vuelva a evaluar y actualice el valor después de la siguiente calibración.

Método B: Los valores de referencia no son los mismos

Cuando los valores de referencia o estándar en ambos informes de calibración no sean los mismos, calcule la deriva desde la última calibración siguiendo las instrucciones que se proporcionan a continuación:

1. Revisar los dos (2) últimos informes de calibración del equipo,
2. Encuentre el valor que se evalúa en ambos informes,
3. Registre los resultados de ambos informes,
4. Calcular la diferencia entre el resultado y el valor de referencia (es decir, error) para el informe de calibración más reciente,
5. Calcular la diferencia entre el resultado y el valor de referencia (es decir, error) para el informe de calibración anterior,
6. Calcular la diferencia entre los dos errores (es decir, el paso 4 menos el paso 5),
7. Convertir el resultado en un valor absoluto,
8. Agregue el resultado a su presupuesto de incertidumbre y
9. Vuelva a evaluar y actualice el valor después de la siguiente calibración.

Deriva desde la última fórmula de calibración

Método A: Los valores de referencia son los mismos

Utilice la siguiente fórmula para calcular la deriva desde la última calibración cuando los valores de referencia en los certificados de calibración son los mismos (es decir, el método A).

 
Para calcular la deriva desde la última calibración en Microsoft Excel usando el método A, use la fórmula que se proporciona a continuación.

Método B: Los valores de referencia no son los mismos

Utilice la siguiente fórmula para calcular la deriva desde la última calibración cuando los valores de referencia en los certificados de calibración no sean los mismos (es decir, el método B).

 
Para calcular la deriva desde la última calibración en Microsoft Excel utilizando el método B, utilice la fórmula que se indica a continuación.

Ejemplos de deriva desde la última calibración

En esta sección, le mostraré cómo calcular la deriva desde la última calibración. Verá dos métodos diferentes utilizados.

1. El método A calcula la deriva cuando los valores de referencia son los mismos.
2. El método B calcula la deriva cuando los valores de referencia no son los mismos.

Ejemplo 1: Deriva desde la última calibración (método A)

En este ejemplo, le mostraré cómo calcular la deriva desde la última calibración cuando los valores de referencia en ambos informes de calibración son los mismos.

En la imagen a continuación, verá un extracto de un informe de calibración que muestra los valores de referencia (es decir, valores nominales o estándar) y los resultados de calibración (es decir, su equipo).

 
A continuación, tomaré los resultados de calibración del informe de calibración más reciente y del informe de calibración anterior y los ingresaré en mi calculadora de incertidumbre de deriva.

Dado que los valores de referencia son los mismos, no necesito hacer ninguna corrección en los resultados de la calibración para evaluarlos adecuadamente.

En la imagen de abajo, verás cómo ingresé los resultados en la calculadora de deriva.

 
Ahora, calcularé la diferencia absoluta entre los resultados de la calibración utilizando la fórmula que le di anteriormente. El resultado del cálculo es la deriva desde la última calibración que entraría en un presupuesto de incertidumbre.

Mire la imagen a continuación para ver la fórmula en mi calculadora de deriva.

Ejemplo 2: Deriva desde la última calibración (método B)

En este ejemplo, le mostraré cómo calcular la deriva desde la última calibración cuando los valores de referencia en ambos informes de calibración no son los mismos. Agregué este ejemplo porque la gente siempre pregunta cómo calcular la deriva cuando los valores de referencia en sus informes de calibración no coinciden.

En la imagen a continuación, notará que los valores de referencia se ven como valores reales en lugar de valores nominales. Cuando ves esto, es común que los valores de referencia en cada certificado de calibración no sean los mismos.

Cuando los valores de referencia no son los mismos, deberá tener en cuenta los valores de referencia para calcular la deriva.

En este ejemplo, le mostraré cómo corregir el cambio en los valores de referencia.

 
Ahora, tome los resultados de calibración más recientes y anteriores e ingrese tanto los valores de referencia como los resultados de calibración en la calculadora de deriva.

Mire la imagen a continuación para ver cómo los ingresé en la calculadora. Los valores de la columna 'Valor 1' son del informe de calibración anterior. Los valores de la columna "Valor 2" son del informe de calibración más reciente.

 
A continuación, te mostraré cómo calcular la diferencia absoluta entre el error de cada calibración.

Primero, calculé la diferencia entre los resultados de la calibración y los valores de referencia. En la imagen a continuación, verá que tome el resultado de la calibración en la columna 'Valor 2' y reste el valor de referencia en la misma columna. Este es el error del informe de calibración más reciente.

En segundo lugar, repetí el primer paso para calcular el error para el informe de calibración anterior (es decir, la columna 'Valor 1').

En tercer lugar, calculé la diferencia entre los dos errores calculados en los dos primeros pasos. El resultado es la deriva desde la última calibración.

Finalmente, convertí la deriva en un valor absoluto (es decir, lo convertí en un número positivo) y lo agregué a mi presupuesto de incertidumbre.

En la imagen a continuación, verá la fórmula de Excel que utilicé para realizar los pasos anteriores y calcular la deriva desde la última calibración.

Método 2: deriva media a lo largo del tiempo, entre calibraciones.

Descripción

La evaluación de la deriva desde la última calibración puede ser problemática porque la cantidad de deriva de cada ciclo de calibración puede variar significativamente. Esto se debe a que el intervalo de tiempo evaluado podría ser demasiado corto o el número de puntos de datos no es suficiente para modelar el comportamiento a largo plazo. Además, dos puntos de datos solo proporcionan información sobre el punto de inicio y finalización, pero nada sobre el comportamiento intermedio.

Como resultado, si su incertidumbre estimada está significativamente influenciada por la deriva, entonces:

• Su incertidumbre de CMC puede cambiar significativamente después de cada ciclo de calibración,
• Su incertidumbre de CMC puede exagerar o subestimar significativamente, y (o)
• Sus presupuestos de incertidumbre deben actualizarse con más frecuencia.

Estos problemas se pueden mitigar utilizando más puntos de datos para calcular la deriva promedio a lo largo del tiempo. En lugar de confiar en una sola evaluación entre dos eventos, podemos usar la ley de los promedios para evaluar el rendimiento típico o promedio a lo largo del tiempo.

Esto evitará que:

1. exageración de la incertidumbre cuando se observa una cantidad significativa de deriva entre dos calibraciones, o
2. subestimar la incertidumbre cuando se observa una cantidad relativamente pequeña de deriva entre dos calibraciones.

En mi opinión, este método es mucho mejor para predecir la deriva a largo plazo en comparación con el método "Deriva desde la última calibración".

Respaldaré esto con un ejemplo de un gráfico de control. ¿Confiaría en la tendencia de los datos con solo dos puntos de datos en el tiempo, o se sentiría más seguro con una tendencia evaluada con más de dos puntos de datos?

ISO/IEC 17025, sección 7.7.1 establece que "El laboratorio debe tener un procedimiento para monitorear la validez de los resultados. Los datos resultantes se registrarán de tal manera que las tendencias sean detectables y, cuando sea posible, se aplicarán técnicas estadísticas para revisar los resultados.".

Además, la sección 7.7.3 de la norma ISO/IEC 17025 establece que "los datos de las actividades de seguimiento se analizarán y utilizarán para controlar y, en su caso, mejorar las actividades del laboratorio. Si se comprueba que los resultados del análisis de los datos de las actividades de seguimiento no están sujetos a criterios predefinidos, se tomarán las medidas adecuadas para evitar que se notifiquen resultados incorrectos.».

Las tendencias son difícilmente detectables con dos puntos de datos en el tiempo.

Es por eso que prefiero el método de deriva promedio a lo largo del tiempo

Pros y contras

El uso de la deriva promedio a lo largo del tiempo tiene sus beneficios y limitaciones. Consulte la siguiente lista de pros y contras de usar el método.

Los PROS de este método son:

1. Disminución del riesgo de exagerar o subestimar la incertidumbre,
2. Actualizar los presupuestos de incertidumbre con menos frecuencia,
3. Mayor confianza en las tendencias de rendimiento, y
4. La incertidumbre es "precisa" según JCGM 100:2008, Apéndice E.

Los CONTRAS de este método son:

1. Es más difícil de calcular (en comparación con otros métodos),
2. Requiere más resultados de calibración históricos (en comparación con otros métodos),
3. No se documenta comúnmente en guías de incertidumbre y métodos de prueba/calibración, y
4. Puede ocultar o reducir el impacto de una desviación significativa (indeseable) en el rendimiento.

Cómo calcular

Para calcular la deriva promedio a lo largo del tiempo, siga las instrucciones que se proporcionan a continuación:

1. Revise los últimos 3 o más resultados de calibración/gráficos del equipo de medición 1,
2. Encuentre los resultados asociados con los valores que está evaluando,
3. Registre los resultados de sus informes de calibración o gráficos de control,
4. Calcule la tasa de deriva diaria promedio,
1. Calcule la tasa de deriva diaria absoluta entre cada intervalo de calibración, y
2. Calcular el promedio de las tasas de deriva diarias (del paso anterior),
5. Determinar el número de días en el intervalo de calibración del equipo,
6. Multiplique la tasa de deriva diaria promedio por el número de días en el intervalo de calibración, y
7. Caracterice la incertidumbre con una distribución rectangular con un divisor √3.

 
La deriva media entre calibraciones es similar a la deriva desde la última calibración. Por lo tanto, debe caracterizarlo con una distribución normal donde k = 1 (es decir, 68,27% CI), la recomendación de usar la distribución rectangular donde el divisor es √3 se basa en el consenso de múltiples métodos ISO y ASTM.

Fórmula

A continuación, verá la fórmula para calcular la deriva promedio a lo largo del tiempo. En mi experiencia, esto generalmente se calcula utilizando los últimos 3 a 5 informes de calibración para el mismo estándar de referencia o equipo de medición. Los datos del gráfico de control se pueden usar para calcular la deriva promedio, pero no es tan común.

 
Para calcular la deriva promedio entre calibraciones en Microsoft Excel, use la fórmula que se proporciona a continuación. Esta es la misma fórmula que uso.

Ejemplo de deriva media a lo largo del tiempo

En esta sección, le mostraré cómo calcular la deriva en función de la fórmula de deriva promedio a lo largo del tiempo.

Para este ejemplo, usaré los resultados de tres (3) informes de calibración consecutivos. Primero, encontraré el punto de prueba que debe evaluarse. A continuación, encontraré y registraré el resultado del informe de calibración más reciente. Luego, miraré los dos informes de calibración anteriores y encontraré los resultados para el mismo punto de prueba.

Para esta evaluación, calcularé la deriva promedio (en los últimos 3 años) de un calibrador multifunción para generar una salida de 10 voltios de CC.

Encuentre los últimos 3 informes de calibración

En la siguiente imagen, verá una colección de tres informes de calibración con los resultados Estoy interesado en evaluar la deriva promedio a lo largo del tiempo. Los resultados a evaluar se identifican con rectángulos rojos.

 
Ahora que tengo los datos a evaluar, registro los resultados y sus fechas de calibración asociadas en mi calculadora de deriva de Microsoft Excel. Notará que incluyo los resultados de As Found y As Left en la calculadora.

En la siguiente imagen, verá cómo se ingresaron los datos en la calculadora de deriva.

 
Para calcular la deriva promedio, dividiré este proceso en cuatro partes:

1. Calcule la tasa de deriva diaria absoluta entre las últimas 2 calibraciones,
2. Calcule la tasa de deriva diaria absoluta entre las 2 calibraciones anteriores,
3. Calcular la tasa de deriva diaria promedio,
4. Calcule la deriva prevista en función del intervalo de calibración actual.

1. Calcule la tasa de deriva diaria absoluta # 1

Primero, calculo la tasa de deriva diaria absoluta entre las dos últimas calibraciones. Los resultados de calibración evaluados provienen de los informes de calibración más recientes y anteriores.

Para calcular la tasa de deriva diaria absoluta:

1. Calcule la diferencia entre el resultado de calibración As Found más reciente y el resultado de calibración As Left anterior.
2. Convierta la diferencia calculada en un valor absoluto (es decir, un valor positivo).
3. Calcule el número de días entre la calibración más reciente y la anterior.
4. Divida la diferencia absoluta (es decir, Paso 2) por el número de días (es decir, Paso 3).

El resultado es la tasa de deriva diaria absoluta entre la calibración más reciente y la anterior.

Registre este valor. Lo necesitarás más adelante.

En la siguiente imagen, verá este cálculo realizado en Microsoft Excel. La fórmula se proporciona en la imagen para su referencia.

2. Calcule la tasa de deriva diaria absoluta # 2

A continuación, calculo la tasa de deriva diaria absoluta entre las dos calibraciones anteriores. Los resultados de calibración evaluados provienen de los dos informes de calibración anteriores; la última calibración (es decir, hace 1 año) y la calibración anterior (es decir, hace 2 años).

Para calcular la tasa de deriva diaria absoluta:

1. Calcule la diferencia entre el último resultado de calibración como encontrado y el resultado anterior de calibración según la izquierda.
2. Convierta la diferencia calculada en un valor absoluto (es decir, un valor positivo).
3. Calcule el número de días entre la última y la anterior calibración.
4. Divida la diferencia absoluta (es decir, Paso 2) por el número de días (es decir, Paso 3).

El resultado es la tasa de deriva diaria absoluta entre la última calibración y la anterior.

Registre este valor. Lo necesitará en el siguiente paso.

En la siguiente imagen, verá este cálculo realizado en Microsoft Excel. La fórmula se proporciona en la imagen para su referencia.

3. Calcular la tasa de deriva diaria promedio

Ahora, calcule la tasa de deriva diaria promedio a partir de las dos tasas de deriva diarias absolutas calculadas anteriormente.

Para calcular la tasa de deriva diaria promedio:

1. Sume las tasas de deriva diarias absolutas calculadas.
2. Cuente el número de tasas de deriva diarias absolutas calculadas (es decir, 2 en este ejemplo).
3. Divida la SUMA de las tasas de deriva diarias absolutas (es decir, Paso 1) por el Número de tasas de deriva diarias absolutas calculadas (es decir, Paso 2).

El resultado es la tasa de deriva diaria promedio durante los intervalos de calibración evaluados.

Registre este valor. Lo necesitará en el siguiente paso.

En la siguiente imagen, verá este cálculo realizado en Microsoft Excel. La fórmula se proporciona en la imagen para su referencia.

4. Calcular la deriva media entre calibraciones

Finalmente, calcule la deriva promedio entre calibraciones.

Para calcular la deriva media entre calibraciones:

1. Determine el número de días en su intervalo de calibración (consulte la tabla a continuación).
2. Multiplique la tasa de deriva diaria promedio por el número de días en su intervalo de calibración.

 
El resultado es la deriva media entre calibraciones de la deriva media que se espera que se produzca durante el intervalo de calibración actual.

Agregue este valor a su presupuesto de incertidumbre para Drift.

En la siguiente imagen, verá este cálculo realizado en Microsoft Excel. La fórmula se proporciona en la imagen para su referencia. La evaluación se realizó para un intervalo de calibración de 1 año (es decir, 12 meses) que tiene 365,25 días/año.

Método 3: Deriva mediante especificaciones, tolerancia, precisión y MPE

Descripción

Una manera fácil de determinar la deriva para su análisis de incertidumbre es utilizar las especificaciones de precisión del fabricante, las tolerancias de calibración o el error máximo permitido.

Simplemente, encuentre estas incertidumbres mirando:

1. Manuales y hojas de datos de equipos,
2. Certificados de calibración, y/o
3. Documentos y métodos de normas.

La facilidad del método lo convierte en una opción popular para que los principiantes estimen la incertidumbre y los laboratorios con clientes que no requieren resultados con pequeñas incertidumbres.

Sin embargo, este es un método conservador que proporciona una incertidumbre "segura" porque la estimación se considera una exageración deliberada de la incertidumbre basada en el peor de los casos esperado.

Para utilizar este método, debe hacer las siguientes suposiciones sobre el rendimiento del equipo:

1. El rendimiento del equipo se mantiene dentro del intervalo de tolerancia entre calibraciones, y
2. El rendimiento del equipo es impredecible entre los límites de tolerancia superior e inferior, incluso en los límites de tolerancia.

En mi opinión, esta es una suposición razonable si tiene un equipo nuevo con un solo informe de calibración. Sin embargo, esto puede no ser aceptable para equipos o estándares que tienen un historial de calibración de cantidad adecuada (donde se pueden determinar y evaluar las tendencias).

No es probable que la mayoría de las normas y equipos se desvíen en una cantidad igual a la tolerancia. Por lo tanto, el uso de este método podría exagerar significativamente la incertidumbre de la medición.

De acuerdo con el JCGM 100:2008, Apéndice E, el GUM recomienda el uso de incertidumbres precisas en lugar de incertidumbres seguras.

Mire la imagen a continuación para saber por qué el GUM recomienda incertidumbres "precisas" en lugar de "seguras". Lea lo siguiente:

1. Sección E.1.1,
2. Sección E.1.2, y
3. Sección E.2.1.

 
A diferencia de la GUM, el uso de especificaciones, tolerancias y (o) MPE es un método altamente recomendado por fabricantes, entrenadores de organismos de acreditación, evaluadores, guías técnicas acreditadas e (incluso) métodos estándar. Basado en el consenso, debería poder usar este método para estimar la deriva sin temor a una no conformidad.

Veo que esta técnica se usa todo el tiempo. Hasta la fecha, no he visto a un evaluador citar una deficiencia (todavía) para usar este método para evaluar la deriva. Lo más probable es que ellos mismos hayan sido entrenados para usar este método.

Pros y contras

El uso de especificaciones, tolerancias y MPE tiene sus ventajas y limitaciones. Consulte la siguiente lista de pros y contras de usar el método.

Los PROS de este método son:

1. Es fácil de evaluar,
2. Disminución del riesgo de subestimar la incertidumbre, y
3. Actualice los presupuestos de incertidumbre con menos frecuencia.

Los CONTRAS de este método son:

1. La incertidumbre es "segura", no "precisa" según JCGM 100:2008, Apéndice E
2. Mayor riesgo de exagerar la incertidumbre,
3. Mayor riesgo de falsos rechazos (es decir, riesgo del productor),
4. Menor relación de incertidumbre de prueba e índice de capacidad de medición, y
5. Puede afectar la capacidad del laboratorio para cumplir con los requisitos del cliente¹.

Las incertidumbres exageradas pueden afectar el rendimiento del laboratorio y la capacidad de cumplir con los requisitos del cliente. La siguiente lista proporciona algunos de los riesgos asociados con las incertidumbres exageradas.

• Disminuir la relación de incertidumbre de la prueba,
• Disminuir el índice de capacidad de medición,
• Decisiones de conformidad incorrectas basadas en las reglas de decisión del laboratorio,
• Normas de decisión y el importe del riesgo que se tiene en cuenta,
• Desequilibrio entre el riesgo del productor y el consumidor.

Cómo encontrar la deriva a partir de especificaciones, tolerancias o MPE

Para encontrar la deriva, siga las instrucciones que se proporcionan a continuación:

1. Busque lo siguiente:
1. Especificaciones de precisión o incertidumbre en los manuales del fabricante o en las hojas de datos,
2. Especificaciones de deriva en manuales del fabricante u hojas de datos,
3. Límites de tolerancia en los métodos o certificados de calibración, y/o)
4. Error máximo permisible en estándares, métodos o certificados de calibración.
2. Encuentre el valor o la fórmula asociados con la función de medición, el rango y el valor que se está evaluando,
3. Si la especificación es una fórmula, calcule la incertidumbre asociada con el valor que se está evaluando. De lo contrario, omita este paso.
4. Agregue la especificación, la tolerancia o el error máximo permitido a su presupuesto de incertidumbre.

Ejemplos de deriva basados en especificaciones, tolerancia, precisión y MPE

En las siguientes secciones (a continuación), le mostraré varios ejemplos de uso de especificaciones, tolerancias o MPE para evaluar la deriva.

Ejemplo 1: Especificación de precisión para un calibrador Fluke

 
The first example I am going to show you is using the manufacturer’s accuracy or uncertainty specifications to calculate drift. In the above image, you will notice that I highlighted the absolute uncertainty specifications with a red rectangle.

Si quisiera usar la especificación de incertidumbre absoluta (en lugar de calcular la deriva), entonces encontraría la fórmula asociada con el valor que evalúo anteriormente y calcularía la incertidumbre absoluta asociada con el mensurando que estoy evaluando.

Imaginemos que necesito determinar la deriva de un año para 329 mV. La fórmula en las especificaciones anteriores es 20 ppm + 1 μV. Ahora, necesito usar la fórmula para calcular mi incertidumbre de deriva.

1. Paso 1: Primero, configuré la fórmula como se muestra en el siguiente ejemplo.
2. Paso 2: A continuación, multiplico el coeficiente de ganancia (es decir, la pendiente), 20 ppm, y el valor de medición, 329 mV.
3. Paso 3: Luego, agregue el coeficiente de compensación (es decir, la intersección y), 1 μV, al resultado del paso anterior.
4. Paso 4: Finalmente, redondee el resultado al mismo número de dígitos significativos que la resolución del instrumento.

 
El resultado es la especificación que usaría para la deriva y agregaría a mi presupuesto de incertidumbre.

Además, en el ejemplo anterior, tenga en cuenta que es posible que deba convertir valores para asegurarse de que todos sean la misma unidad de medida y orden de magnitud.

Ejemplo 2: Tolerancia de un bloque de calibre

 
In this example, I am going to estimate drift based on tolerances in the above table. The ASTM B89.1.9, or ISO 3650, is the standard for the metrological characteristics of gage blocks that includes the deviation limits and tolerances based on the size and grade of a gage block.

Entonces, si conozco el tamaño y el grado de mis bloques de medición, miro las tablas de tolerancia para encontrar la deriva.

Ahora, imagina que tengo un bloque de calibre de una pulgada de grado 0. Primero, miro la tabla anterior y encuentro la columna Grado 0. A continuación, miro las filas (en el lado izquierdo de la tabla) para encontrar el rango de tamaño dentro del cual se encuentra mi bloque de calibre. Finalmente, miro la tabla para encontrar dónde se cruzan la columna y la fila para encontrar la tolerancia del bloque de medidores.

En este ejemplo, la tabla nos muestra un bloque de calibre de una pulgada de grado 0 que tiene una tolerancia de tamaño de ±6 μin.

Este es el valor que agregaré a mi presupuesto de incertidumbre para cuantificar la deriva.

Ejemplo 3: Error máximo admisible de una masa calibrada

 
In this example, I evaluated the drift of a calibrated mass using the maximum permissible error from a tolerance table.

Imaginemos que tengo una masa ASTM Clase 1, 100 g. Para encontrar el error máximo permitido asociado con mi masa, realicé los siguientes pasos:

1. Busque las tablas de tolerancia ANSI / ASTM E617 ,
2. En la parte superior de la tabla, busque la columna que coincida con la clase asignada a la masa,
3. En el lado izquierdo de la tabla, busque la fila que coincida con el valor asignado a la masa,
4. Encuentre dónde se cruzan la columna y la fila para obtener el error máximo permitido de la masa.

Nota: Si tiene masas OIML, querrá consultar las tablas de tolerancia OIML R111 .

La tabla anterior muestra una masa ASTM clase 1, 100 gramos tiene un error máximo permitido de ±0,25 mg.

Este valor se utilizará para estimar la incertidumbre relacionada con la deriva de la masa y se agregará a mi presupuesto de incertidumbre.

Ejemplo 4: Tolerancia o error máximo admisible de un informe de calibración

 
In this example, I evaluated the drift of a calibrated mass using the maximum permissible error from a calibration certificate.

Imaginemos que tengo una masa ASTM Clase 1, 1 g. Para encontrar el error máximo permitido asociado con mi masa, realicé los siguientes pasos:

1. Mire el informe de calibración más reciente,
2. Encuentre la fila que coincida con la masa calibrada que se está evaluando,
3. Encuentra la columna que contiene el error máximo permitido de la masa,
4. Encuentre dónde se cruzan la columna y la fila para obtener el error máximo permitido de la masa.

El certificado anterior muestra una clase ASTM 1, la masa de 1 gramo tiene un error máximo permitido de ±0.034 mg.

Este valor se utilizará para estimar la incertidumbre relacionada con la deriva de la masa y se agregará a mi presupuesto de incertidumbre.

Si su laboratorio calibra básculas y balanzas, esto es coherente con Euramet CG-18 y OIML R111. Las guías recomiendan utilizar el error máximo permitido de la masa para evaluar la deriva (si no se dispone de resultados de calibración consecutivos).

Ejemplo 5: Precisión, especificación o tolerancias de un informe de calibración

 
In this example, I evaluated the drift of a pressure transducer using the specification/tolerance from a calibration certificate.

Imaginemos que tengo un transductor de presión de 7MPa y estamos evaluando la incertidumbre a 7MPa (es decir, 7000 kPa en la imagen de arriba). Para encontrar la especificación/tolerancia asociada, realicé los siguientes pasos:

1. Busque el certificado de calibración más reciente del artículo,
2. En el informe, encuentre los resultados de calibración para el valor que se está evaluando,
3. Encuentre la especificación o las tolerancias (por ejemplo, límites superior e inferior).
4. Si es necesario, evalúe la tolerancia como la mitad del intervalo de tolerancia (consulte la fórmula a continuación). De lo contrario, use el valor de especificación informado.

En la imagen de arriba, verá (en el rectángulo rojo) que el informe de calibración proporciona las especificaciones para cada punto de prueba. Por lo tanto, puedo agregar la especificación para 7000 kPa directamente a mi incertidumbre sin ningún cálculo adicional.

Sin embargo, la mayoría de los informes de calibración no indican la especificación. En cambio, informan los límites de tolerancia superior e inferior. En este escenario, deberá usar los límites de tolerancia para calcular la especificación antes de agregarla a su incertidumbre.

A continuación, verá la fórmula que recomiendo usar para calcular la especificación. Puede encontrar esta recomendación en las secciones 4.3.7 y 4.3.8 del JCGM 100:2008 (GUM). Funciona tanto para intervalos de tolerancia simétricos como asimétricos.

Fórmula

Utilice la siguiente fórmula para calcular la incertidumbre de deriva en función de los límites de tolerancia superior e inferior (que normalmente se encuentran en los informes de calibración).

 
En la imagen a continuación, verá un informe de calibración que incluye los límites de tolerancia superior e inferior. Además, también verá la precisión asociada con cada punto de prueba enumerado.

Con estos datos, podría usar la precisión notificada como la incertidumbre de la deriva; O bien, puede usar los límites de tolerancia y la fórmula anterior para calcular la incertidumbre de deriva. Los resultados deben ser los mismos que la precisión informada.

 
Después de determinar la incertidumbre de la deriva a partir de la precisión, las especificaciones y (o) las tolerancias dadas en un informe de calibración, puedo agregarla a mi presupuesto de incertidumbre.

¿Qué método debe usar?

Después de conocer cada uno de estos métodos, es posible que se pregunte cuál debe usar. Bueno, la respuesta es el método que prefieras utilizar y que cumpla con tus requisitos.

Sin embargo, proporcionaré algunas recomendaciones basadas en las siguientes situaciones:

1. Método de prueba o calibración,
2. Número de informes de calibración (es decir, historial de calibración),
3. Niveles de riesgo establecidos, y
4. Expectativas/requisitos del cliente.

Método de prueba o calibración

Primero, evalúe la deriva en función del método de prueba o calibración seleccionado. Si el método especifica cómo se debe evaluar la deriva, siga lo especificado en el método. De lo contrario, tendrá una no conformidad.

Número de informes de calibración

La pregunta más común que me hace la gente es cómo calcular la deriva con solo uno o dos informes de calibración. Bueno, si tienes:

1. Un informe de calibración: evalúe la deriva en función de las especificaciones, tolerancias o MPE,
2. Dos informes de calibración: evalúe la deriva utilizando el método Deriva desde la última calibración y
3. Tres o más informes de calibración: evalúe la deriva utilizando el método de deriva promedio a lo largo del tiempo.

Niveles de riesgo establecidos

Puede evaluar la incertidumbre en función del nivel de riesgo.

1. Menor riesgo (seguro): evalúe la deriva en función de las especificaciones, tolerancias o MPE,
2. Mayor riesgo: evalúe la deriva usando:
1. Deriva desde el método de última calibración, o
2. Método de deriva media a lo largo del tiempo.

Un menor riesgo debe asociarse con un menor riesgo de subestimar la incertidumbre al optar por exagerar potencialmente la incertidumbre de medición.

Por otro lado, un mayor riesgo debe asociarse con un mayor riesgo de subestimar la incertidumbre al elegir evaluar una estimación más precisa de la incertidumbre de medición.

Ambos escenarios tienen sus propios riesgos asociados. Por lo tanto, asegúrese de tenerlos en cuenta.

Requisitos del cliente

Asegúrese de que la incertidumbre de medición informada sea capaz de cumplir con los requisitos del cliente. Su incertidumbre estimada puede afectar su:

1. Relación de incertidumbre de la prueba,
2. Índice de capacidad de medición, y
3. Reglas de decisión.

Por lo tanto, asegúrese de que los métodos que utiliza para evaluar la incertidumbre de medición no afecten a estos factores, ya que pueden afectar a su capacidad para cumplir con los requisitos del cliente.

En general, cualquiera de los métodos de esta guía es apropiado para calcular la deriva. El método que seleccione debe tener en cuenta los criterios enumerados anteriormente. Además, no tiene que comprometerse con solo uno de estos métodos. Puede utilizar métodos de conmutación para diferentes análisis de incertidumbre, ya que los criterios anteriores pueden cambiar para diferentes actividades de prueba y/o calibración.

Incertidumbre de doble conteo

ADVERTENCIA: No exagere su incertidumbre.

Es común que las personas confundan los términos deriva y estabilidad. Muchas personas, incluidos los expertos, usan los términos indistintamente.

Primero, no son lo mismo.

En segundo lugar, no incluya ambos factores en el mismo presupuesto de incertidumbre.

La deriva y la estabilidad pueden confundirse entre sí porque pueden evaluar el mismo conjunto de datos utilizando diferentes técnicas. Por lo tanto, es probable que termine contando dos veces la incertidumbre y exagerando involuntariamente su incertidumbre de medición.

Asegúrese de incluir Estabilidad o Deriva, pero no ambas, en sus presupuestos de incertidumbre.

 
Asegúrese de revisar sus presupuestos de incertidumbre para evitar incluir tanto la deriva como la estabilidad en el mismo presupuesto. Solo incluya Estabilidad o Deriva, pero no ambos, en sus presupuestos de incertidumbre.

Además, debe tenerse en cuenta (del extracto de GUM anterior) que las especificaciones del fabricante generalmente incluyen contribuciones debido a la repetibilidad, la incertidumbre del estándar de referencia y (o) la resolución. Incluir a estos contribuyentes nuevamente en sus presupuestos de incertidumbre es una causa probable de exagerar la incertidumbre.

Si el fabricante publica especificaciones de repetibilidad, incertidumbre del estándar de referencia y (o) resolución y establece que están incluidas en la especificación de precisión, considere eliminar la contribución de la especificación del fabricante para evitar exagerar la incertidumbre de medición. Puedes usar la suma del cuadrado de las desviaciones para eliminar su contribución si conoces su magnitud.

Conclusión

En esta guía debería haber aprendido todo sobre la deriva y cómo afecta la incertidumbre de medición.

Cubrí los siguientes temas:

1. ¿Qué es la deriva,
2. Por qué es importante la deriva,
3. Cómo calcular la deriva,
4. Ejemplos de estimación de la incertidumbre debida a la deriva,
5. Qué método usar, y
6. Incertidumbre de doble conteo.

Con esta información, debería poder evaluar con confianza la deriva y agregar los resultados a su presupuesto de incertidumbre.

La deriva es un contribuyente importante a la incertidumbre de medición. A veces, es el contribuyente más significativo. Por lo tanto, asegúrese de evaluar la deriva de su equipo de medición y estándares de referencia. Omitirlo de su análisis probablemente hará que subestime su incertidumbre.