METROLOGIA

Regional  Cauca Centro Industrial

 

Metrología Básica

DEFINICION DE LA METROLOGIA. 

La Metrología es la ciencia que se ocupa del estudio de las unidades, sistemas de medida y el manejo de los instrumentos de medición.

   Metrología científica es la encargada de la materialización física de los conceptos fundamentales de las magnitudes, nombre que se da a las unidades de medición, así como de determinar el valor verdadero de las mediciones, realizar desarrollo e investigación.

Metrología legal se ocupa de la protección del consumidor, velando por la transparencia en las transacciones comerciales al entregar un lenguaje técnico y un referente común.

Metrología industrial es la aplicación de la ciencia y la tecnología metrológica a la producción a fin de asegurar la optimización de los procesos.

CAMPO DE ACCION

En el mundo industrializado son numerosos los aspectos de la vida que dependen de las medidas. La complejidad creciente de las técnicas modernas va acompañada de continuas demandas de más exactitud, mayor rango y mayor diversidad de patrones en los dominios más variados. El desarrollo y mejora de esos patrones es de importancia, tanto a nivel internacional como nacional, para la ciencia, el comercio y la industria.

La Investigación Científica en el campo de la Metrología actual tiene los siguientes objetivos:

·         Desarrollar las bases científicas y técnicas para las medidas futuras, realizando investigación fundamental y aplicada.

·         Desarrollar, mejorar y mantener los patrones nacionales y las técnicas de medida de las Magnitudes Fundamentales y Derivadas.

·         Participar en las comparaciones internacionales que garantizan el acuerdo internacional y la trazabilidad.

·          

·         Diseminar estos patrones, proveyendo de un servicio de medidas a las instituciones o personas que necesiten calibraciones del más alto nivel.

LA NECESIDAD:

En el período actual, la economía nacional se ve enfrentada a la necesidad de fortalecer el nivel de competitividad de su industria manufacturera. La globalización plantea como una de sus exigencias la adopción de sistemas de aseguramiento de calidad internacionalmente reconocidos, tales como ISO 9000. Esto conlleva la necesidad de asegurar la validez de sus mediciones, lo que sólo es posible a través de la calibración de sus instrumentos respecto a patrones con trazabilidad.

EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Actualmente, en muchos lugares, medimos masa en libra (que puede ser española, francesa, etc.), en arroba, en quintal, en tonelada (que pude ser corta o larga, española o inglesa) y también en kilogramo.

Medimos la longitud en metro, kilómetro, centímetro, pero también usamos la vara, yarda, legua, pié, pulgada. Para el área tenemos caballería, vesana, cordel, manzana, rosa, hectárea. El volumen lo medimos en botella, galón (inglés o americano), garrafón, barril, litro.

Cortamos, pesamos, transportamos y molemos caña en arroba (que pertenece a un sistema de medida) y fabricamos azúcar por tonelada (que es otro sistema distinto). Sembramos en cordel o caballería y recolectamos esos mismos frutos en quintal o en lata y todas estas unidades responden a patrones diferentes.

Es difícil pensar en la relación arroba por caballería, porque la primera es una unidad que puede ser inglesa, francesa o española, tres sistemas distintos en que la libra (base de la arroba) tiene tres magnitudes distintas también, mientras que la segunda es una medida de otro sistema diferente. La relación puede existir, pero las conversiones son muy engorrosas, con una gran cantidad de cálculos numéricos siempre inexactos que nos obligan a trabajar con cifras aproximadas.

El Sistema Internacional de Unidades (SI), cuyo desarrollo histórico data de siglos, se deriva del Sistema Métrico Decimal (SMD) y surge por la necesidad de unificar y dar coherencia a una gran variedad de unidades que entorpecían y dificultaban el entendimiento de la COMUNIDAD INTERNACIONAL en las grandes esferas del desarrollo social. Era necesario un sistema que pudiera ser adoptado internacionalmente en todos los campos de la ciencia y la técnica, en las relaciones comerciales, en la producción en los servicios, la investigación y la docencia.

A partir de 1960 se inicia una intensa campaña que duró 10 años por países y organizaciones científicas y técnicas internacionales, a favor de la implantación del SISTEMA INTERNACIONAL (antes Sistema Práctico de Unidades de Medida, SPUM, encaminado a garantizar la uniformidad internacional en el campo de las unidades de medida), lo cuál se materializa en el cambio producido en muchos países que utilizaban sistemas antiguos.

A partir de 1971 el alcance del SI se patentizo también en organizaciones y países que venían implantando o tenían vigente el SMD, tal es el caso de la ISO (Organización de estándares internacionales).

Las ventajas que ofrece el SI, sobre todos los demás sistemas de unidades, son múltiples. Entre ellas podemos citar las siguientes:

·         Es universal porque abarca todos los campos de la ciencia, la técnica, la economía y el comercio.

·         Es coherente porque no necesita de coeficientes de conversión y todas sus unidades guardan proporcionalidad entre si, simplificando la estructura de las unidades de medida y sus cálculos, lo que evita errores en su interpretación.

·         Al igual que el SMD utiliza prefijos para la determinación de los múltiplos y submúltiplos de la unidad básica de cada magnitud física.

·         También permite formar unidades derivadas con mayor facilidad

·         Establece una clara delimitación en los conceptos de masa y fuerza (peso).

·         Integra en uno sólo varios subsistemas de medidas y facilita el proceso de aprendizaje/enseñanza.

A pesar de las bondades del SI, referidas, y de que éste ha sido acogido por la mayoría de los países, su implantación y utilización marcha muy lentamente, coexistiendo con otros sistemas de medidas en no pocos países de nuestra área geográfica.

Los factores que producen este fenómeno son diversos y van desde la pobre infraestructura necesaria para el cambio, hasta la fuerza de la costumbre arraigada a través de años en la utilización de otros sistemas de medidas, pasando por la insuficiente cultura que se tiene sobre el SI.

 

UNIDADES BÁSICAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL

MAGNITUD	UNIDAD BÁSICA	SIMBOLO
longitud	metro	m
masa	kilogramo	kg
tiempo	segundo	s
corriente eléctrica	amperio	A
temperatura termodinámica	kelvin	K
cantidad de sustancia	mol	mol
intensidad luminosa	candela	cd

UNIDADES DERIVADAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL: Se expresan algebraicamente en términos de unidades básicas. Ejemplo: (m/s)

UNIDADES DERIVADAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL CON NOMBRE ESPECIAL (ejemplos)

MAGNITUD	NOMBRE ESPECIAL O UNIDAD DERIVADA	SIMBOLO	EXPRESADA EN TERMINOS DE UNIDADES SI BASICAS O SUPLEMENTARIAS
frecuencia	hercio (hertz)	Hz	1Hz= s-1
fuerza	newton	N	1N=1kg.m/s2
Presión	pascal	Pa	1Pa=1N/m2
energía	julio	J	1J=1N.m
Potencia	vatio	W	1W=1J/s

 

PREFIJOS DEL SISTEMA INTERNACIONAL

Factor	Prefijo	Símbolo	Factor	Prefijo	Símbolo
1024	yotta	Y	10-1	deci	d
1021	zetta	Z	10-2	centi	c
1018	exa	E	10-3	mili	m
1015	peta	P	10-6	micro	m
1012	tera	T	10-9	nano	n
109	giga	G	10-12	pico	p
106	mega	M	10-15	femto	f
103	kilo	k	10-18	atto	a
102	hecto	h	10-21	zepto	z
10	deca	da	10-24	yocto	y

Los prefijos indicados en la tabla anterior se usan para formar los nombres y los símbolos de los múltiplos (múltiplos y submultiplos) de las unidades del Sistema Internacional. El objetivo de un prefijo es el de combinarse con el símbolo central (significa solamente un símbolo para una unidad básica o una unidad derivada) al cual se une formando con el un nuevo símbolo que puede elevarse a una potencia positiva o negativa.

Por razones históricas el nombre de la unidad básica para la masa, kilogramo, contiene el nombre del prefijo del Sistema Internacional “kilo”; los nombres de los múltiplos y submultiplos decimales de la unidad de masa se forman añadiendo los prefijos a la palabra “gramo”, es decir miligramo (mg) en lugar de microkilogramo (mkg).

UNIDADES UTILIZADAS CON EL SISTEMA INTERNACIONAL                        (No pertenecen pero se utilizan)

Magnitud tiempo	Unidad	Símbolo	Definición
	minuto	min	1min=60s
	hora	h	1h=60min
ángulo plano	día	d	1d=24h
	grado	°	1°= (p /180)rad
	minuto	¢	1¢ =(1/60)°
	segundo	²	1²=(1/60)¢
volumen	litro	l, L	1l=1dm3
masa	tonelada	t	1t=103 kg

* También denominada Tonelada métrica en el idioma Ingles

 

 

 

Reglas para la escritura de los símbolos de las unidades

Los símbolos de las unidades deben imprimirse en el tipo de letra romana (rectos independiente del tipo utilizado en el resto del texto), no tienen plural  ni se les coloca punto final excepto para puntuación normal. Se escriben después del valor numérico completo de la cantidad, dejando un espacio entre el valor numérico y el símbolo de la unidad.

Los símbolos de las unidades se escriben con minúsculas excepto cuando el nombre de la unidad se deriva de un nombre propio; en este caso la primera letra se escribe con mayúscula.

Ejemplos:

                        m        metro

                        s          segundo

                        A         amperio

                        Wb      weber

Cuando una unidad compuesta esta representada por la multiplicación de dos o mas unidades esto puede indicarse en cualquiera de las siguientes formas.

Ejemplo:

                        N  . m                        ó                     N m

 

GLOSARIO DE TERMINOS EN METROLOGIA

Acreditación: Es el procedimiento mediante el cuál una organización externa con autoridad, emite el reconocimiento formal de la competencia de una organización o persona para realizar tareas específicas.

Ajuste de un instrumento de medición: Operación de ubicar un instrumento de medición en un estado de funcionamiento adecuado para su uso.

Calibrar: Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, la relación entre los valores de las magnitudes que indique un instrumento de medición o un sistema de medición, o valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes determinados por medio de los patrones.

El resultado de una calibración se registra en un documento que a veces se llama certificado de calibración o informe de calibración.

El resultado de una calibración permite bien sea asignar a las indicaciones los valores de las magnitudes por medir, o determinar las correcciones con respecto a las indicaciones.

División de escala: Parte de una escala entre dos marcas sucesivas de la escala.

Escala de un instrumento de medición: Conjunto ordenado de marcas, junto con la numeración correspondiente, que forma parte de un dispositivo indicador de un instrumento de medición.

Error de medición: Resultado de una medición menos el valor verdadero de la magnitud por medir.

Exactitud: Se refiere a la coincidencia de la escala con el valor indicado en ella. La exactitud de un instrumento nos indica la variación entre la medida leída y la medida real de una pieza.

Exactitud de la medición: Cercanía del acuerdo entre el resultado de una medición y un valor verdadero de la magnitud por medir.

Exactitud de un instrumento de medición: Aptitud de un instrumento de medición para dar respuestas próximas a un valor verdadero.

Incertidumbre: Dispersión de los valores que en forma razonable se le podrían atribuir a la magnitud por medir.

Indicación de un instrumento de medición: Valor de una magnitud suministrado por un instrumento de medición.

Instrumento de medición: Dispositivo destinado para efectuar mediciones, solo o en conjunto con uno o varios dispositivos adicionales.

Instrumento indicador de medición: Instrumento de medición que muestra una indicación. Ejemplo: Voltímetro análogo indicador, micrómetro.

Longitud de una división de escala: Distancia entre 2 trazos sucesivos de la escala.

Medir: Es comparar una medida con una unidad de medida que se toma como referencia.

Magnitud: Atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que se puede distinguir en forma cualitativa y determinar en forma cuantitativa.

·         Magnitudes en sentido general: longitud, tiempo, masa, temperatura, resistencia eléctrica, concentración en cantidad o sustancia.

·         Magnitudes particulares: Longitud de una varilla dada, resistencia de una espécimen dado de alambre, concentración de cantidad de sustancia etanol en una muestra dada de vino.

Magnitud básica: Cada una de las magnitudes, que, en un sistema de magnitudes se aceptan por convención como funcionamiento independiente una respecto de otra.

Magnitud derivada: Cada una de las magnitudes definidas en función de las magnitudes básicas de ese sistema.

Medición: Conjunto de operaciones cuyo objeto es determinar el valor de una magnitud.

Método de medición: Secuencia lógica de operaciones descritas en forma genérica, que se utilizan al efectuar mediciones.

Metrología: Ciencia de la medición.

Patrón de medición: Medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o más valores de una magnitud que sirva como referencia.

Patrón Internacional de medición: Patrón reconocido mediante un acuerdo Internacional, utilizable como base para asignar valores a otros patrones de la magnitud que interesa.

Patrón Nacional de medición: Patrón reconocido mediante una decisión Nacional, utilizable en un país como base para asignar valores a otros patrones de la magnitud que interesa.

Patrón de trabajo: Patrón que se utiliza rutinariamente para calibrar o comprobar medidas materializadas, instrumentos de medición o materiales de referencia.

Patrón viajero: Patrón a veces de construcción especial, destinado a ser transportado entre lugares diferentes.

Precisión: (fidelidad). Se refiere a la variación de una medición a otra, cada vez que se repite sobre una misma dimensión.

Las variaciones se deben a muchas causas, entre otras están:

·         Error humano

·         Calidad del instrumento de medición.

·         Estado en que se encuentra el aparato de medición.

·         Condiciones en que se realiza la medición.

Procedimiento de medición: Conjunto de operaciones, descritas en forma específica, que se utilizan al efectuar mediciones particulares según un método dado.

Repetibilidad de los resultados de mediciones: Cercanía del acuerdo entre los resultados de mediciones sucesivas de la misma magnitud por medir, efectuadas en las mismas condiciones de medición.

Resolución: menor diferencia entre las indicaciones de un dispositivo indicador que se puede distinguir en forma significativa. La resolución de un instrumento de medición está dada por la capacidad de su escala. Ejemplo: si la escala está graduada en centésimas, su resolución será de una centésima.

Resultado de una medición:  Valor atribuido a una magnitud por medir, obtenido mediante medición.

Sensibilidad: Cambio en la respuesta de un instrumento de medición, dividido por el cambio correspondiente en el estímulo. Si el espacio de la escala de un comparador mide 5mm y el  valor de esa división (resolución) es de 0,01mm, la sensibilidad del instrumento será de 5/0,01=500, lo que quiere decir que la amplificación de la medida es de 500 veces.

Sistema de medición: Conjunto completo de instrumentos de medición y otros dispositivos ensamblados para efectuar mediciones específicas.

Trazabilidad: Propiedad del resultado de una medición o del valor de una medición o del valor de un patrón, en virtud del cuál ese resultado se puede relacionar con referencias estipuladas, generalmente patrones nacionales o internacionales, a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones que tengan todas incertidumbres determinadas.

Valor de una magnitud: Unidad de medida multiplicada por un número

Bibliografía: Normas Técnicas Colombianas --METROLOGIA – ICONTEC.

GABRIEL GUILLEN PEREZ