La evaluación de conformidad

Por evaluación de la conformidad se entiende la actividad que permite determinar si un producto, proceso, sistema, persona u organismo, cumple con las normas y los requisitos que le son de aplicación. La norma UNE-EN ISO/IEC 17000:2004 [2] define los términos y conceptos generales relativos a la evaluación de la conformidad, incluyendo la acreditación de los organismos evaluadores de la conformidad y la utilización de la evaluación de la conformidad como herramienta para facilitar las transacciones comerciales.

La determinación de que un producto cumple los requisitos aplicables se basa en la medición como principal fuente de información. La norma ISO 10576-1:2003 [3] establece directrices para verificar la conformidad respecto a límites especificados en la medición de una magnitud, mediante comparación del intervalo de incertidumbre (o de cobertura) con el intervalo de tolerancia permitido.

El documento JCGM 106, Evaluation of measurement data — The role of measurement uncertainty in conformity assessment [4], extiende este enfoque para incluir explícitamente los riesgos y desarrolla procedimientos generales para decidir sobre la conformidad, basándose en los resultados de medida, reconociendo el importante papel que juegan las distribuciones de probabilidad a la hora de expresar la incertidumbre y la información, siempre incompleta, de que se dispone.

La evaluación de la incertidumbre de medida se realiza aplicando la Guía para la expresión de la incertidumbre de medida (GUM) y sus respectivos suplementos, JCGM 101 [5], JCGM 102 [6] y JCGM 103 [7], asumiendo que la magnitud de interés, el mensurando, ha sido medida y expresada en forma compatible con los principios descritos en la GUM y que se han aplicado todas las correcciones necesarias para compensar los errores sistemáticos reconocidos como tales.

En la evaluación de la conformidad, la medición se realiza para decidir si un elemento de interés (pesa patrón, termómetro, amperímetro digital o muestra de una sustancia) es conforme con un requisito especificado. El requisito suele consistir en un límite (máximo o mínimo) o dos límites de tolerancia que definen el intervalo de valores permitidos para la característica del elemento.

Si el resultado y obtenido durante la medida de la característica del elemento pertenece al intervalo de valores permitidos (intervalo de tolerancia), el elemento resulta conforme, no siéndolo en caso contrario. Pero en la práctica, las cosas no son tan sencillas, debido a la existencia de la incertidumbre de medida, que es inherente a la medición. Por ello, la decisión acerca de si el elemento es o no conforme también llevará aparejada una cierta incertidumbre. En la práctica, a lo máximo que podría llegarse es a cuantificar la probabilidad p_c de que, apoyándose en el resultado de medida obtenido, el elemento sea o no conforme.

Si la probabilidad p_c es suficientemente elevada (habitualmente es así cuando supera el 95 %) el elemento se podría considerar conforme. En la figura 2 se muestran tres diferentes ejemplos correspondientes a la medida del diámetro de un taladro para el cual se ha establecido un límite de tolerancia inferior T_I = 9,9 mm y un límite de tolerancia superior T_S = 10,1 mm. Obsérvese la gran influencia de la incertidumbre sobre la posibilidad o no de declarar conforme al elemento analizado. En azul se ha marcado el intervalo de tolerancia [ T_I, T_S ], en verde la parte de la función de densidad de probabilidad que pertenece al intervalo de tolerancia y en rojo aquella otra parte que queda fuera del intervalo.

En la figura 2 (a) se ha representado un resultado de medida que resulta coincidir con el centro del intervalo de tolerancia. Desde este punto de vista, parecería un muy buen resultado y, quizá, podría pensarse en declarar al taladro conforme con su especificación. Ahora bien, su incertidumbre de medida (U = 0,20 mm) es elevada en relación con la longitud del intervalo de tolerancia. Por ello, a pesar de coincidir el resultado con el centro del intervalo de tolerancia la probabilidad p_c de que el elemento sea conforme no es muy alta (únicamente un 68,27 % lo que equivale a decir que existe una probabilidad del 31,63 % de que elemento no cumpla la especificación). 

En la figura 2 (b) se ha representado un resultado y = 9,92 mm que se encuentra muy cerca del límite inferior T_I = 9,9 mm. A primera vista parecería que este resultado es peor que el representado en la figura 2 (a). Sin embargo su incertidumbres ahora mucho menor (U = 0,02 mm). Gracias a esta baja incertidumbre la probabilidad P_c de que el elemento sea conforme es muy alta (un 97,72 %) lo que permitiría declarar al taladro conforme con su especificación.

En la figura 2 (c) aparece representado un resultado y = 9,88 mm que también se encuentra muy cerca del límite inferior T_I = 9,9 mm, pero ahora por debajo de él. A pesar de la cercanía con T_I = 9,9 mm y gracias a la baja incertidumbre sería posible declarar a este taladro no conforme con su especificación. En efecto, la probabilidad pc de que el elemento sea conforme es muy baja (un 2,28 %) lo que equivale a decir que la probabilidad de que el elemento sea no conforme es muy alta (100 % - 2,18 % = 97,72 %).

Evidentemente, el proceso anteriormente descrito (cálculo de una integral para la determinación de la probabilidad p_c) no es de aplicación a la toma de decisiones en entornos industriales. En dichos entornos es necesario implementar un procedimiento mucho mas simple como el que a continuación se detalla.

 

Según la figura superior, el valor verdadero del parámetro a verificar de un producto debe encontrarse dentro del intervalo de tolerancia definido por los límites inferior y superior de ésta (T_I , T_S). Sin embargo, el producto únicamente se declarará conforme con sus especificaciones si el valor y resultado de la medida de dicho parámetro se halla dentro de un intervalo de aceptación (inferior al de tolerancia, por causa de la incertidumbre de medida), definido por los límites de aceptación (A_I, A_S), rechazándose en caso contrario [8]. Este intervalo de aceptación se denomina zona de conformidad.

La zona de conformidad se obtiene reduciendo el intervalo de tolerancia especificado en el valor de la incertidumbre en cada extremo. Para aplicar este criterio, el intervalo de cobertura (también llamado intervalo de incertidumbre) debe ser varias veces inferior al de tolerancia. De otra forma, la aplicación de este procedimiento supondría el rechazo de muchos valores dudosos que, en realidad, serían admisibles.

Se observa pues que cuanto menor sea la incertidumbre de medida, mayor será la zona de conformidad (figura 4). Solo si el sistema de medida fuera totalmente exacto y las magnitudes de influencia estuvieran estrictamente controladas, todas las decisiones de conformidad serían correctas y los riesgos serían nulos. Pero cualquier incremento de la incertidumbre de medida incrementa a su vez la probabilidad de tomar una decisión incorrecta (declarar al producto conforme cuando no lo es o declararlo no conforme cuando realmente si lo es), siendo dicha probabilidad tanto mayor cuanto más cerca estén los valores medidos de los límites del intervalo de tolerancia.

Lo ideal sería que la relación entre las longitudes del intervalo de tolerancia (T) y del intervalo de cobertura (2U, también llamado intervalo de incertidumbre) alcanzara un valor cercano a diez [8]. Valores mas altos supondrían aumentos exponenciales en el coste económico ligado a la realización de las medidas.

Las crecientes exigencias de calidad imponen la utilización de tolerancias cada vez más pequeñas y con frecuencia hay que trabajar con relaciones T/2U inferiores a diez. Sin embargo, valores de esta relación tolerancia/incertidumbre inferiores a tres [8] supondrían que la reducción en la longitud del intervalo de aceptación sería muy alta (la situación límite es cuando T/2U = 1 en cuyo caso la longitud de la zona de aceptación se reduce a cero), dando lugar al rechazo de un número elevado de productos que realmente serían conformes con especificaciones.

En las fabricaciones industriales habituales es relativamente fácil de lograr una buena relación T/2U. Sin embargo, existen campos, como el de la microelectrónica y las nanotecnologías, donde lo habitual es tener relaciones T/2U inferiores a tres. Esto indica que los métodos de medida que se están utilizando no han alcanzado aún el nivel de desarrollo requerido para poder para analizar correctamente la conformidad de los productos con las tolerancias especificadas ya que poseen aún una excesiva incertidumbre. Este hecho ha constituido el cuello de botella para el desarrollo de la fabricación a gran escala en los campos mencionados, siendo el de la microelectrónica el primero en mejorar sus métodos. En la actualidad es en la nanotecnología donde se está trabajando intensamente para mejorar las técnicas de medición y hacerlas comparables entre sí, reduciendo al mismo tiempo las incertidumbres de medida.

Pero no solo la incertidumbre influye, también la naturaleza del proceso productivo lo hace. Si el proceso produce elementos cuya propiedad de interés está muy centrada entre los límites de tolerancia, existe una menor probabilidad de tomar decisiones incorrectas. Por contra, si el proceso produce elementos con propiedades probabilísticamente cercanas a los límites de tolerancia, las incertidumbres asociadas a las mediciones entran en juego [4] siendo su importancia mucho mayor.

Fuente de origen: http://www.e-medida.es