La calibración es el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia (o estándar). Según la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, la calibración es «una operación que, bajo condiciones específicas, establece en una primera etapa una relación entre los valores y las incertidumbres de medida provistas por estándares e indicaciones correspondientes con las incertidumbres de medida asociadas y, en un segundo paso, usa esta información para establecer una relación para obtener un resultado de la medida a partir de una indicación».
De esta definición se puede deducir que para calibrar un instrumento o un estándar se necesita disponer de uno de mayor precisión (patrón) que proporcione el valor convencionalmente verificable, el cual se utilizará para compararlo con la indicación del instrumento que está siendo sometido a la calibración. Esto se realiza mediante una cadena ininterrumpida y completamente documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario, que constituye lo que se conoce como trazabilidad. El objetivo de la calibración es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos, responder los requisitos establecidos en las normas de calidad y garantizar la fiabilidad y la trazabilidad de las medidas. Los instrumentos de medida requieren ser calibrados con más frecuencia cuanto más exactas sean sus muestras, es decir, cuanto menor sean las tolerancias de error. En general, los intervalos de calibración dependen de factores como los requerimientos dados por un cliente o una regulación y la estabilidad con el tiempo del instrumento a calibrar.
La calibración de cualquier instrumento de medida debe realizarse bajo condiciones de humedad y temperatura controlada por un laboratorio de calibración acreditado, existen diversos órganos acreditadores dependiendo de cada país.
En México existe la Entidad Mexicana de acreditación, EMA, entidad que acredita la calidad y competencia técnica de un laboratorio de calibración para ofrecer servicios de metrología y calibración de instrumentos.
Durante el proceso de calibración se contrasta el valor de salida (output en inglés) del instrumento a ser calibrado frente a un estándar en diferentes puntos del rango de calibración. Si el error de calibración —error que se pone en manifiesto durante la calibración— es inferior al límite de rechazo determinado, ya sea por las normas, la empresa o la recomendación del fabricante, la calibración será aceptada. De otro modo, se requiere un ajuste del instrumento con un posterior contraste. Estos últimos dos pasos se repiten tantas veces como sea necesario hasta que el error obtenido sea inferior al límite establecido. En los equipos en los cuales no se dispone de ajuste, como termopares, etc.; en caso de no satisfacer las tolerancias marcadas, los aparatos tendrán que ser sustituidos por otros que hayan estado previamente calibrados.
Los principales motivos que pueden provocar la necesidad de que se realice la calibración de los instrumentos de medición son:
En general, la calibración a menudo se contempla junto con el proceso de ajuste del resultado de un instrumento de medida, de manera que esté de acuerdo con un estándar preestablecido, y dentro de una precisión especificada. De todos modos, no todos los instrumentos de medida pueden ser ajustados hasta que sus medidas correspondan perfectamente con los valores dados por los estándares con los cuales se comparan. Para la inmensa mayoría de las calibraciones, el proceso de la calibración es, de hecho, una comparación de un valor desconocido y uno conocido y el registro de los datos obtenidos.
En la calibración, los resultados obtenidos han de ser informados a través de un certificado de calibración, en el que se suele indicar una identificación del documento, información sobre el instrumento a calibrar, la fecha de calibración, el método con el que se calibra, las condiciones en las que se llevó a cabo como la temperatura, los resultados y las incertidumbres obtenidas, y la firma y acreditación, en su caso, del laboratorio. Además se pueden incluir tablas, gráficas y otras variedades de soporte gráfico que ayuden en la comprensión y representación de los resultados de la calibración.
El proceso de calibración se inicia con el diseño del instrumento de medida aritmética que ha de ser calibrado. El diseño tiene que ser capaz de «soportar la calibración» a través de su intervalo de calibración. Es decir, el diseño tiene que ser capaz de tomar medidas que se encuentren dentro de la «tolerancia ingenieril» cuando se utiliza en condiciones ambientales durante un periodo de tiempo razonable. El mecanismo exacto para la asignación de valores de tolerancia varia según el país o el tipo de industria. En general, los fabricantes de equipos de medida, asignan la tolerancia en la medición, sugieren un intervalo de calibración y especifican el rango de utilización y almacenaje normales. El hecho de tener un diseño de estas características aumenta la probabilidad de que los instrumentos de medida actuales se comporten de la manera esperada. El siguiente paso es definir el proceso de calibración. La selección del estándar o estándares es la parte más visible del proceso de calibración. Idealmente, el estándar ha de tener menos de una cuarta parte de la incertidumbre de medida que viene dada por el aparato que ha de ser calibrado. El proceso consiste en elegir un estándar que cumpla la norma anteriormente mencionada sobre la incertidumbre de medida y hacerlo servir para comparar su medida con la del aparato calibrado. Después de elegir un estándar con un grado de incerteza más ajustado y se repita la operación anterior. Este proceso se repite hasta que se llegue al estándar con la mayor certeza posible del cual se dispone en el laboratorio de calibración o de metrología. Este proceso establece la trazabilidad de la calibración.
Hay que decir que este proceso de calibración mediante estándares está, prácticamente siempre, precedido de una inspección visual del instrumento, donde se comprueba que este no presente ningún daño físico que se pueda apreciar a simple vista. Los resultados de esta inspección se denominan comúnmente como los datos «as-found» de la inspección (datos del instrumento, tal como se han encontrado). Normalmente todo el proceso de calibración es encargado a un único técnico especializado que será el que se ocupe de documentar que la calibración se ha completado con éxito.
El proceso que se ha explicado anteriormente es un reto difícil y caro. El coste del soporte técnico correspondiente a un equipamiento ordinario es, en general, de aproximadamente el 10% del precio de compra original en base anual. Otra maquinaria más exótica y/o compleja puede resultar aún más cara de mantener.
La extensión del programa de calibración expone las creencias principales de la organización involucrada. La integridad de la organización puede verse fácilmente en entredicho según el programa de calibración que se haya establecido. En general, se trata de que cada máquina de una organización tenga planeado un proceso de calibración concreto para ella. Por ejemplo, si una empresa dispone de varias máquinas iguales, las máquinas más viejas se emplearán para los trabajos menos sufridas y, por lo tanto, necesitarán de una calibración limitada. Las máquinas que se emplean a menudo y de las cuales depende el proceso de producción, en cambio, se habrán de calibrar de forma más habitual y con unas tolerancias bastante ajustadas. Por otra parte, cada máquina se habrá de calibrar solo en relación a la operación/faena que desarrolle. Esto se refiere a que aunque la máquina realmente pueda realizar muchos más trabajos de las que realmente hace en el proceso de producción, solo se ha de calibrar la faena que realmente haga de forma activa. El resto de los procesos de calibración resultará innecesario.
Este proceso de escoger y diseñar el proceso de calibración se ha de realizar para todos los instrumentos básicos que estén presentes en la organización.
A fin de mejorar la calidad de la calibración a favor de que organizaciones externas acepten los resultados obtenidos, es deseable que las medidas correspondientes sean fácilmente convertibles al Sistema Internacional de Unidades. La acción de establecer la trazabilidad se puede realizar haciendo una comparación formal con un estándar que puede estar relacionado de forma directa o indirecta con los estándares nacionales, los internacionales o los materiales de referencia certificados. Los sistemas de gestión de la calidad requieren un sistema de metrología efectivo que incluya la calibración formal, periódica y documentada de todos los instrumentos de medida. Las normas ISO 9000 e ISO 17025 establecen que estas acciones tengan una alta trazabilidad e indican cómo se ha de cuantificar.
Para medir exteriores se utilizan las dos extensiones largas, para medir interiores (por ejemplo, diámetros de orificios) las dos extensiones cortas, y para medir profundidades, un vástago que sale de la parte de atrás y que se denomina sonda de profundidad. Para llevar a cabo una medición, se ajustará el calibre al objeto a medir y se fijará. La extensión móvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisión).
La medición mediante este instrumento es realizada de la siguiente manera: Primero se hace resbalar la parte móvil de manera que el objeto a medir quede entre las dos extensiones (si es una medida de exteriores). La extensión móvil indicará los milímetros enteros que contiene la medida. Los decimales se habrán de encontrar con ayuda del nonio. Para tal efecto, se observará qué división del nonio coincide con una división (cualquiera) de las presentes en la regla fija. Esa división coincidirá con los valores decimales de la medida que se está efectuando.
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