La importancia de conocer la incertidumbre de una medida

¿Qué es la incertidumbre de una medida?

El término incertidumbre aparece asociado siempre a la medida de magnitudes. La incertidumbre es una medida cuantitativa de la calidad del resultado de medición, que permite que los resultados de medida sean comparados con otros resultados, referencias, especificaciones o normas. La incertidumbre del resultado de un ensayo debe tenerse en cuenta al interpretar los resultados del mismo, es necesario dar intervalos de confianza para ciertas magnitudes, siendo los métodos de evaluación de incertidumbre capaces de calcular esos intervalos de confianza.

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En la norma ISO/IEC 17025:2017 – Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración, apartado 7.6 se indica:

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Recordemos algunas definiciones:

  • La incertidumbre de una medida se define como el parámetro asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al mensurando (mensurando: magnitud sujeta a medición), es decir la incertidumbre es el intervalo o rango de valores en donde existe una duda razonable que se encuentre el valor real de la medida realizada.
  • Nivel de confianza: es la probabilidad de que el valor del mesurando permanezca dentro de la amplitud del rango de incertidumbre.
  • La incertidumbre estándar es la incertidumbre del resultado de una medición expresado como una desviación estándar.
  • La incertidumbre estándar combinada es la incertidumbre estándar del resultado de una medición cuando el resultado se obtiene de los valores de otras cantidades, y es igual a la raíz cuadrada positiva de una suma de términos, los cuales son las varianzas o covarianzas de estas otras cantidades ponderadas de acuerdo a cómo el resultado de la
    medición varía con cambios en estas cantidades.

La incertidumbre de una medida debe agruparse en dos grupos en función de la forma en la que se estime su valor numérico, así las incertidumbres se agrupan en:

  • Incertidumbre de tipo A, aquellas incertidumbres que se evalúan por métodos estadísticos.
  • Incertidumbre de tipo B, aquellas incertidumbres que se evalúan por otros métodos.

Ventajas de la evaluación de la incertidumbre para los laboratorios de ensayo (información de la web de ENAC)

La evaluación de la incertidumbre de medida en los ensayos ofrece a los laboratorios una serie de ventajas:

  • La incertidumbre de medida supone una ayuda cuantitativa en aspectos importantes, como el control de riesgos y la credibilidad de los resultados de un ensayo.
  • La expresión de la incertidumbre de medida puede ofrecer una ventaja competitiva, directa al añadir valor y significado al resultado.
  • El conocimiento de los efectos cuantitativos de magnitudes únicas en el resultado de un ensayo aumenta la fiabilidad del procedimiento de ensayo. De esta forma pueden adoptarse medidas correctoras con más eficiencia, haciéndolas más eficaces con relación a su coste.
  • La evaluación de la incertidumbre de medida constituye un punto de partida para optimizar los procedimientos de ensayo gracias a un mejor conocimiento del proceso.
  • Clientes como los organismos que realizan la certificación de productos necesitan información sobre la incertidumbre asociada a los resultados para evaluar la conformidad con las especificaciones.

 Incertidumbre en los informes de candelTEC

Los resultados de las medidas dadas por candelTEC en los informes de fotometría, colorimetría y seguridad fotobiológica, muestran la incertidumbre de cada una de las medidas.

El resultado de la medida se proporciona como un valor y una incertidumbre expandida (X ± U), esta incertidumbre se calcula siendo k = 2 (factor de cobertura, que para una distribución normal corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %), lo que quiere decir en la práctica es que el resultado de la medida estará dentro del intervalo [X-U, X+U], con una probabilidad del 95%.

Requisitos técnicos, ¿qué debemos tener en cuenta?

Como hemos comentado, los organismos que realizan la certificación de productos necesitan información sobre la incertidumbre asociada a los resultados para evaluar la conformidad con las especificaciones.

Nos podemos encontrar situaciones límites tales que el cumplimiento o no de especificaciones dependa del valor de la incertidumbre de medida. Como ejemplo, cabe destacar, las medidas de seguridad fotobiológica, ya que según el valor medido se clasifica en uno u otro grupo de riesgo: es muy importante conocer la incertidumbre de la medida para llevar a cabo esa clasificación.

Ejemplo: El valor medido de LB entra dentro del límite de emisión definido por la norma para clasificarlo en Grupo 0 (< 100), sin embargo, cuando se tiene en cuenta la incertidumbre se sale de ese límite, por tanto, debe ser clasificado no en Grupo 0, sino en Grupo 1: cambia la clasificación de grupo de riesgo si tenemos en cuenta la incertidumbre asociada a la medida.

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XLIV Simposium Nacional de Alumbrado

El pasado miércoles 23 de Mayo, candelTEC asistió al XLIV Simposium Nacional de Alumbrado en Guadalajara con la ponencia Últimos avances en la evaluación de la reproducción cromática: índice de rendimiento cromático (Ra) e índice de fidelidad cromática (Rf) presentada por nuestra compañera Elena Sanjuán.

El objeto de esta ponencia es hacer una revisión de la normativa, publicaciones e investigaciones relacionadas con la visión del color utilizando fuentes de tecnología LED, dónde se ha llegado y qué falta por definir o establecer.

Con el desarrollo de la tecnología y la mejora de los productos LED, ha resultado necesario plantear nuevas métricas para estimar con mayor precisión la percepción cromática.

A lo largo de la ponencia se analizaron los diferentes documentos que tratan la evaluación del rendimiento cromático: CIE13.3:1995, IES TM-30:2015 y CIE 224:2017, se explicó la diferencia entre el cálculo de Ra (uso de 8 muestras de color, observador 2º y comparación con una fuente de referencia) y el Rf (uso de 99 muestras de color y observador 10º y comparación con una fuente de referencia), haciendo especial hincapié en que el método de medida es el mismo, lo que cambia es la forma de analizar los datos. Por supuesto, se trata de diferentes descripciones de las fuentes, no hay influencia alguna en el proceso de la percepción individual del color.

Además, se mostraron los resultados partiendo de diferentes distribuciones espectrales de luminarias LED que dan lugar a distintas temperaturas de color.

Por último, se presentaron los resultados de las investigaciones realizadas por el NIST sobre las preferencias de los usuarios en el color de la luz, analizando diferentes Duv.

Como conclusión, tras las últimas investigaciones y esfuerzos realizados por mejorar la manera en la que se determina la capacidad que tiene una fuente de reproducir los colores, se ha conseguido mejorar el proceso de comparación, pasar de analizar 8 muestras de color a analizar 99. Pero todavía nos queda un paso más y es determinar qué valores de Ra y Rf son adecuados para cada producto y cada aplicación.

Para más información, descargue el PDF de la presentación aquí:

XLIV Simposium nacional de alumbrado

candelTEC les ofrece servicio acreditado ENAC de ensayos fotométricos en luminarias según UNE-EN 13032-4:2016. Les invitamos a ver nuestra web y redes sociales www.candeltec.es

Tolerancias en la definición de la colorimetría de fuentes LED

A partir de la distribución espectral de una fuente luminosa obtenemos sus coordenadas cromáticas, temperatura de color e índice de rendimiento de color, siendo los dos últimos parámetros válidos para fuentes de luz blanca.

Es habitual definir la cromaticidad de una fuente de luz con su temperatura de color, pero este dato por sí solo no informa inequívocamente del color de la fuente. Con una misma temperatura de color, encontramos productos que presentan un aspecto cromático diferente: en un producto de 3000K, podemos ver una luz amarillenta o rosada.

Además de la temperatura de color correlacionada (Tc), que corresponde a una isolinea que cruza la del cuerpo negro en la “zona de los blancos” de la lengua de color, necesitamos la distancia (Duv) desde la línea del cuerpo negro a las coordenadas de color de nuestra fuente (Fig.1).

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Fig.1. Duv en el diagrama CIE1960 (u, v) [1]

Con estos dos datos tendremos la misma información sobre la cromaticidad de la fuente que con sus coordenadas colorimétricas. Pero falta algo más, especialmente para el fabricante o integrador, información sobre las tolerancias de estos valores para evitar diferencias de color entre productos. ¿Cuáles deben ser estas tolerancias?

Por un lado, tenemos la indicada en normas, directivas, pliegos de condiciones, por ejemplo, Tc = 3000 K ± 200 K. Esto simplemente nos indica qué rango de temperaturas de color son aceptables para una determinada instalación, no quiere decir que una diferencia de 300 K no sea apreciable visualmente.

Por otro lado, tenemos la tolerancia que el fabricante quiera asumir en sus productos. En algunas aplicaciones es un asunto clave, por la necesidad de apreciación de las diferencias de color bajo esa iluminación o el cambio de aspecto del propio LED en función del ángulo de emisión, aquí aparece el concepto de “uniformidad angular del color”.

Finalmente hay que hablar de las diferencias perceptibles de color, que habitualmente se relacionan con los pasos en las elipses de MacAdam, definidas en 1942 utilizando un iluminante C (6800 K) actualmente en desuso. Este método no es adecuado para la tecnología actual [2], y como alternativa, la CIE propone el uso de los circulos u’v’.

El diagrama de cromaticidad CIE (u’, v’) es el espacio de color más uniforme para fuentes de luz. En este diagrama podemos representar las elipses MacAdam de cinco pasos y centrados en estas elipses trazamos círculos de radio 0.0055, que prácticamente se superponen, es decir, los círculos pueden reemplazar las elipses de MacAdam en esta “región blanca”, alrededor de la línea del cuerpo negro en el diagrama (u’, v’). (Fig.2)

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Fig.2. Elipses MacAdam de cinco pasos (negro) y círculos de radio 0.0055 (rojo) en el diagrama (u’,v’). Los pasos se miden desde el centro del círculo, por lo que entre extremos de cualquier diámetro habrá 10 pasos. [2]

Por coherencia con las elipses de MacAdam, el término “n-pasos en círculo u’v’” se define como un círculo en este diagrama con un radio de n veces 0,0011. En esta región del diagrama (u’. v’) se considera que una diferencia de color perceptible con una probabilidad del 50%, equivale a 0,0013 (0,0011 × 1,18).

La CIE recomienda especificar las tolerancias de cromaticidad para fuentes de luz para iluminación general mediante círculos u’v’, en lugar de elipses MacAdam. En el caso de LEDs, alternativamente, se pueden usar cuadrángulos.

Igualmente se recomienda esta especificación para la uniformidad angular de la cromaticidad (cambios de color al variar el ángulo de observación) y el mantenimiento de la cromaticidad a largo plazo. Se desaconseja el uso de la desviación estándar de coincidencia de colores (SDCM) o la mínima diferencia perceptible (JND) como medida de diferencia de cromaticidad [3].

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Fig. 3. Cuadrantes para 4 pasos en el diagrama CIE1931 [4]

 

Con respecto al efecto de la variación angular del color, cabe destacar la importancia de disponer de información sobre la variabilidad de este parámetro para el LED seleccionado.

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Fig.4. Iluminación producida por una luminaria de 4018 K (valor global), con variación angular de temperatura de color entre 4400 K y 3700 K. Foto: candelTEC.

En definitiva, en la selección de LEDs debemos plantearnos las necesidades reales que tendrán el producto y la instalación, por lo que es importante identificar el círculo u’v’ en el que se encuentra y considerar:

  • Valor global integrado: definirá la zona en la que se encontrará nuestro producto.
  • Uniformidad angular del color, definida como la mayor desviación de cromaticidad entre cada dirección de emisión y el valor de cromaticidad global integrado.
  • Mantenimiento del color a largo plazo.

Además de estos tres parámetros, también se debe valorar el índice de rendimiento del color (IRC o Ra), aunque este parámetro merece un artículo aparte. Recientes investigaciones han dado lugar a revisiones de este parámetro, definiendo el índice general de fidelidad del color [5], que nos permite realizar una mejor evaluación de la calidad de la iluminación para apreciar colores, y se continúa trabajando en otras medidas de calidad de color relacionadas con la percepción.

 

[1] Color Quality Metrics – Recent Progress and Future Perspective (Y. Ohno – NIST)

[2] IEC 60081 1997

[3] CIE TN 001:2014

[4] ANSI/NEMA C78.377-2017

[5] TM30-15, CIE224:2017

 

candelTEC les ofrece el servicio de ensayos fotométricos y colorimétricos ENAC en luminarias viales, luminarias de exterior y luminarias de interior. Evaluación de seguridad fotobiológica en luminarias, lámparas y otros dispositivos luminosos. Les invitamos a ver nuestra web y redes sociales www.candeltec.es

CandelTEC, laboratorio acreditado por ENAC

CandelTEC, desde el pasado 21 Julio 2017, ha comenzado a formar parte de la red de laboratorios acreditados ENAC (código asignado de acreditación 1265/LE2410). Desde aquí, queremos agradecer especialmente a todos nuestros clientes su apoyo y paciencia a lo largo del proceso.

 

candeltec ENAC

La importancia de acreditarnos

ENAC (Entidad Nacional de Acreditación) es el organismo designado por la Administración para establecer y mantener el sistema de acreditación a nivel nacional, de acuerdo a normas internacionales, siguiendo las políticas y recomendaciones de la UE. La acreditación es la herramienta establecida para generar confianza en la correcta ejecución de un tipo determinado de actividades.

Concretamente, la norma de referencia para la acreditación de un laboratorio de ensayo es la UNE-EN ISO/IEC 17025.  Exigiendo así que el laboratorio disponga de un sistema de gestión de la calidad, dotando al laboratorio de capacidad para proporcionar un servicio adecuado a sus clientes.

Para un laboratorio acreditado es necesario tener un control estricto de los equipos de medida, un uso y mantenimiento adecuado. Debemos someterlos a un plan de calibración que nos proporcione información fiable sobre sus incertidumbres y nos garantice la trazabilidad de las mediciones.

Recurrir a un laboratorio acreditado proporciona a las empresas la confianza y seguridad de disponer de medios y métodos técnicos altamente competentes, para obtener así fiabilidad en sus resultados.

Algunas de las ventajas de contratar laboratorios acreditados por ENAC

Reconocimiento internacional de los resultados

A través de un sistema de acuerdos internacionales, los resultados emitidos por un laboratorio bajo la acreditación de ENAC tienen reconocimiento en más de 90 países de todo el mundo. Este reconocimiento permite que los resultados sean más fácilmente aceptados en mercados exteriores, ayuda a reducir costes y elimina la necesidad de volver a realizar pruebas en otro país.

Evaluación continua del laboratorio

Los laboratorios son re-evaluados periódicamente lo que obliga al laboratorio a estar constantemente adecuando sus procesos para cumplir con los requisitos y con el fin de obtener los resultados más fiables. Estas auditorías las realizan auditores técnicos especializados que verifican que el laboratorio ha actuado de manera sistemática cumpliendo los requisitos de acreditación.

Defensa ante posibles errores

Los laboratorios acreditados deben disponer de un sistema de tratamiento de reclamaciones. ENAC por su parte también puede actuar si el cliente del laboratorio no queda satisfecho con la respuesta de éste (este servicio y los términos legales aplicables están disponibles en su página web)

A continuación, presentamos nuestro alcance de acreditación:

Norma de Referencia/ Reference standard: UNE-EN ISO/IEC 17025:2005

Titulo del Alcance de Acreditación/ Title (3): FOTOMETRÍA Y CROMATICIDAD FUENTES LUMINOSAS / PHOTOMETRY AND CHROMATICITY OF LUMINOUS SOURCES

Categoría/Category (4): 0

Área Técnica (5): ENSAYOS DE CARACTERÍSTICAS FOTOMÉTRICAS, CROMÁTICAS Y DE SEGURIDAD ÓPTICA EN PRODUCTOS PARA ILUMINACIÓN

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candelTEC les ofrece el servicio de ensayos fotométricos y colorimétricos ENAC en luminarias viales, luminarias de exterior y luminarias de interior. Evaluación de seguridad fotobiológica en luminarias, lámparas y otros dispositivos luminosos. Les invitamos a ver nuestra web y redes sociales www.candeltec.es