Calibración de relojes comparadores: procedimiento, normas y frecuencia

Qué comprueba la calibración de un reloj comparador

Una calibración compara las lecturas del reloj comparador con desplazamientos conocidos de una referencia trazable. Registra el error en cada punto de ensayo junto con la incertidumbre de la comprobación. Comparar esos errores con un error máximo permitido (EMP) y anotar si pasa o no pasa es una verificación, y la mayoría de los certificados recogen ambas cosas.

La guía alemana de calibración de relojes comparadores, DKD-R 4-3 Blatt 11.1, publicada por el PTB, enumera cinco características que hay que determinar. La tabla las resume.

• Calibración vs verificación

Las normas: ISO 463, ISO 9493 y ASME B89.1.10M

ISO 463:2006 fija las características de diseño y metrológicas de los comparadores mecánicos de cuadrante, los instrumentos de vástago que en español se suelen llamar relojes comparadores y en Estados Unidos dial indicators. Un mecanismo amplifica el movimiento del vástago y una aguja lo muestra sobre una escala circular. La norma da valores de EMP y límites para varias características metrológicas, tiene un apartado sobre las fuerzas de medida y trata la calibración en un anexo informativo. Tiene dos correcciones técnicas, de 2007 y 2009, e ISO la confirmó por última vez en 2020.

Hay una revisión en marcha. ISO/DIS 463, un borrador titulado para indicadores en general, sustituirá tanto a ISO 463:2006 como a ISO 13102:2012, la norma de los comparadores digitales electrónicos. La votación del borrador se cerró en marzo de 2026. Mientras no se publique la nueva edición, ISO 463:2006 e ISO 13102:2012 son las normas vigentes.

ISO 9493:2010 trata los comparadores de palanca, en los que un palpador que pivota mueve la aguja. Nombra tres tipos habituales según dónde está la esfera: S de estándar, H de horizontal y V de vertical. El comparador tiene que medir con el palpador desplazado hacia cualquiera de los dos lados de su posición de reposo. ISO la confirmó por última vez en 2021.

ASME B89.1.10M-2001, reafirmada en 2021, es la norma estadounidense para los relojes comparadores que miden una dimensión lineal o una variación respecto de una dimensión de referencia.

Equipo y condiciones

Hay dos formas de aplicar desplazamientos conocidos. Un banco calibrador de comparadores mueve el vástago distancias fijadas con un cabezal micrométrico o un sistema de medida de longitud. Los bloques patrón de acero adheridos en escalera sobre un plano de vidrio o una mesa de planitud dan escalones fijos. El procedimiento de calibración DI-010 del CEM, el Centro Español de Metrología, describe las dos.

• Un banco calibrador cuyo recorrido cubra el del comparador. El CEM recomienda que la incertidumbre del banco no supere la mitad de la división de escala del comparador.
• O bien bloques patrón de acero usados de uno en uno y no en composiciones. Para una división de escala de 0,001 mm o mayor, el CEM admite los grados 0, 1, 2 o K.
• Un soporte rígido que mantenga el comparador perpendicular a la referencia.
• Una sala estable. La guía DKD pide como mínimo 20 °C ± 1 K. El CEM admite (20 ± 3) °C para una división de escala de 0,001 mm o mayor, después de que el equipo haya pasado 24 horas en la sala.
• Guantes, para que la manipulación no caliente los bloques ni el soporte. El CEM espera al menos 15 minutos tras el montaje antes de empezar.

• Calibración de bloques patrón

Puntos de ensayo en todo el recorrido, en los dos sentidos

Empieza en cero y lee el comparador en puntos repartidos por todo el recorrido con el vástago entrando. Después vuelve por los mismos puntos con el vástago saliendo, sin volver a poner a cero. Llega a cada punto desde un solo sentido, de modo que la aguja coincida con el trazo sin retroceder. El error en cada punto es la lectura menos el desplazamiento de referencia.

Elige puntos que dejen la aguja en distintas posiciones de la esfera. Un error que se repite en cada vuelta de la aguja solo aparece si los puntos de ensayo caen en ángulos distintos. Las dos guías nacionales fijan los mínimos de la tabla.

Histéresis, repetibilidad y error en un tramo corto

La histéresis es la diferencia entre las lecturas en un mismo punto con el vástago entrando y saliendo. Un comparador que lee valores tanto crecientes como decrecientes lleva su histéresis al resultado.

La repetibilidad es la dispersión de lecturas repetidas en un punto en las mismas condiciones, tomadas alejando el vástago y volviéndolo a llevar al punto. La guía DKD pide al menos cinco lecturas. Para comparadores con una división de escala de 0,001 mm o mayor, el CEM toma al menos seis lecturas en cada extremo del recorrido y combina las dos desviaciones típicas en una sola cifra con al menos diez grados de libertad.

El error en un tramo corto detecta un defecto local que los escalones anchos no verían. La guía DKD lo añade cuando los escalones superan diez divisiones de escala. Importa sobre todo en la medición por comparación, en la que el comparador se pone a cero sobre un patrón y solo lee pequeñas diferencias en una parte corta de su recorrido.

Fuerza de medida y estado mecánico

Revisa el comparador antes de calibrarlo. El vástago debe moverse con suavidad en todo su recorrido y con una fuerza de medida constante, la aguja no debe engancharse y la esfera debe leerse con facilidad. El procedimiento del CEM no sigue adelante hasta que se repara un defecto encontrado aquí. La guía DKD añade que la repetibilidad tiene que ser claramente menor que los límites de error del comparador para que merezca la pena calibrarlo.

ISO 463 e ISO 9493 tienen cada una un apartado sobre las fuerzas de medida (el apartado 5.3 en ambas). Cuando la fuerza importe para tus piezas, compruébala con un dinamómetro frente al requisito de la norma o de la especificación del fabricante.

Comparadores de palanca

Un comparador de palanca lee el movimiento de un palpador que pivota. ISO 9493 dice que indica el desplazamiento perpendicular al palpador, y que una lectura tomada con cualquier otro ángulo necesita una corrección, con notas de uso en su anexo D. En la práctica, coloca el palpador lo más paralelo posible a la superficie. Con un ángulo, el comparador lee más que el movimiento real.

Calibra un comparador de palanca en los dos sentidos de medida, ya que tiene que medir con el palpador desplazado hacia cualquiera de los dos lados. La guía DKD para comparadores de palanca, DKD-R 4-3 Blatt 11.3, lo lee en escalones de cinco divisiones de escala en cada sentido, con la referencia moviéndose perpendicular al palpador. Cuando los errores en dos puntos seguidos difieren en más de media división, añade allí una comprobación en un tramo corto en diez escalones de una división.

Anota la posición del comparador y la del palpador durante la calibración. La guía DKD pide las dos, porque los errores pueden cambiar con la posición.

Lecturas como se encontró y como se dejó

Registra las lecturas en cada punto antes de limpiar, ajustar o reparar nada. Son las lecturas como se encontró, y muestran cómo medía el comparador mientras estaba en uso. Anota dónde se puso el cero, porque la guía DKD pide la posición del cero en el registro. Después de una reparación o de una limpieza del mecanismo, repite la calibración y registra las lecturas como se dejó.

Cuando un error como se encontró queda fuera del límite, la cláusula 7.1.5.2 de ISO 9001 pide determinar si los resultados anteriores se vieron afectados negativamente y actuar cuando haga falta. Mira el tamaño y el sentido del error en la parte del recorrido en la que se usó el comparador. Un comparador puesto a cero sobre un patrón y usado para pequeñas diferencias solo se ve afectado por el error en ese tramo.

• Lecturas como se encontró y como se dejó
• Qué hacer cuando un instrumento no pasa la calibración
• Hoja de lecturas como se encontró y como se dejó

Con qué frecuencia calibrar un reloj comparador

Ninguna norma fija un único intervalo. ISO 9001 pide calibrar o verificar a intervalos especificados, o antes del uso. ILAC-G24 y OIML D 10 (edición de 2022) enumeran los factores que hay que sopesar, como el desgaste, cuánto y con qué dureza se usa el equipo, su entorno y su historial de calibración.

El procedimiento DI-010 del CEM da valores orientativos para comparadores con un uso normal en una sala de metrología: de 6 a 24 meses para una división de escala de 0,001 mm o mayor, y de 6 a 12 meses para las más finas. Para un uso intensivo o un entorno más duro, como el taller, aconseja un intervalo más corto, incluso por debajo de esos márgenes. La decisión es siempre del usuario.

Entre calibraciones, comprueba el comparador con un bloque patrón o un patrón de la medida que usas, y vuelve a comprobarlo después de una caída. La cláusula 6.4.10 de ISO/IEC 17025:2017 llama a esto comprobaciones intermedias y espera un procedimiento para ellas cuando son necesarias para mantener la confianza en el equipo.

• Cómo fijar los intervalos de calibración
• Calculadora de intervalos de calibración
• Calculadora de tasa de deriva e intervalo de calibración

TUR y resolución

La relación de incertidumbre de prueba (TUR) compara el límite que se comprueba con la incertidumbre expandida de la comprobación. Para un límite simétrico de ±T y una incertidumbre expandida U con una cobertura de aproximadamente el 95 por ciento, TUR = T / U. ANSI/NCSL Z540.3 acepta una TUR de al menos 4:1 cuando no es factible estimar la probabilidad de una falsa aceptación. Pregunta a tu laboratorio qué regla de decisión siguen sus declaraciones de pasa o no pasa.

La resolución añade incertidumbre porque la lectura se redondea a su último paso. La GUM (JCGM 100:2008, F.2.2.1) da como incertidumbre estándar el paso dividido entre √12, unas 0,29 veces el paso. Para un comparador digital que lee hasta 0,001 mm, eso son unos 0,29 µm. En una esfera, la incertidumbre de lectura depende de cómo se tome la lectura. El CEM lee al trazo más próximo y por eso usa la división de escala dividida entre √12, y la guía DKD incluye la incertidumbre de lectura en su presupuesto.

• Calculadora de TUR y TAR
• Calculadora de incertidumbre por resolución
• Cómo elaborar un presupuesto de incertidumbre de medida

Qué deben mostrar el certificado y el registro

Tanto si el trabajo se hace internamente como si lo hace un laboratorio, el registro de cada calibración debe permitir que otra persona lo revise más adelante.

• El identificador, el tipo, el recorrido y la división de escala o el paso digital del comparador.
• El banco calibrador o los bloques patrón usados, con sus números de certificado y sus fechas de vencimiento.
• La posición del comparador durante la calibración y dónde se puso el cero. En un comparador de palanca, también la posición del palpador.
• Los errores en cada punto entrando y saliendo, la histéresis y la repetibilidad, como se encontró y como se dejó.
• La temperatura, la incertidumbre de la calibración y la regla de decisión en la que se basa cualquier declaración de pasa o no pasa.
• La fecha, la persona o el laboratorio, y la próxima fecha de vencimiento.

• Requisitos del certificado de calibración
• Plantilla de certificado de calibración

Cómo ayuda Axiospec con los relojes comparadores

Axiospec es un software de gestión de calibraciones. No calibra comparadores. En una calibración interna, una lectura final fuera de su tolerancia fija el resultado en No cumple, y registrar un Cumple de todos modos exige un motivo por escrito. La tolerancia, la regla de decisión y el intervalo quedan en tus manos o en las de tu laboratorio. Axiospec guarda el registro de cada calibración junto al comparador.

Cuando registras una calibración, cada punto de ensayo tiene su propia fila con el valor nominal, las lecturas como se encontró y como se dejó y la tolerancia. Un punto se puede marcar como Ascendente o Descendente, así que los recorridos de entrada y salida quedan en un mismo registro. Cada lectura muestra si está dentro de tolerancia o por cuánto se sale. El banco calibrador o el juego de bloques patrón se elige del inventario como patrón de referencia, con su propio certificado y su fecha de vencimiento en su ficha.

Una calibración registrada como No cumple pone el comparador en cuarentena, y el registro fallido pide el impacto por tolerancia excedida. El plan gratuito cubre hasta 50 instrumentos activos. Un espacio de trabajo nuevo empieza con una prueba de 45 días de Professional, con capacidad para 1500 instrumentos activos y sin tarjeta de crédito. Cargamos tus registros existentes sin coste en todos los planes.

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