APUNTES DE METROLOGIA

2.1 ANTECEDENTES

La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia y técnica que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la determinación de las magnitudes físicas.

Históricamente esta disciplina ha pasado por diferentes etapas; inicialmente su máxima preocupación y el objeto de su estudio fue el análisis de los sistemas de pesas y medidas antiguos, cuyo conocimiento se observa necesario para la correcta comprensión de los textos antiguos. Ya desde mediados del siglo XVI, sin embargo, el interés por la determinación de la medida del globo terrestre y los trabajos que al efecto se llevaron a cabo por orden de Luis XIV, pusieron de manifiesto la necesidad de un sistema de pesos y medidas universal, proceso que se vio agudizado durante la revolución industrial y culminó con la creación de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas y la construcción de patrones para el metro y el kilogramo en 1872.

Establecidos ya patrones de las unidades de medida fundamentales por la oficina mencionada, la metrología se ocupa hoy día, sin olvidar su vertiente histórica, del proceso de medición en sí, es decir, del estudio de los procesos de medición, incluyendo los instrumentos empleados, así como de su calibración periódica; todo ello con el propósito de servir a los fines tanto industriales como de investigación científica.

2.2 CONCEPTOS BÁSICOS

METROLOGIA Es la ciencia que trata de las mediciones, de los sistemas de unidades adaptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas

MEDICION Determinación de tamaño, cantidad, peso o extensión de algo, que describe a un objeto mediante números.

La metrología dimensional es básica para la producción en serie y la intercambiabilidad de partes. Con tal propósito esta División tiene a su cargo los patrones nacionales de longitud y ángulo plano.

La unidad de longitud se disemina mediante la calibración interferométrica de bloques patrón de alto grado de exactitud. Estos, a su vez, calibran otros de menor exactitud, estableciéndose la cadena de trazabilidad que llega hasta las mediciones de los instrumentos de uso industrial común.

De esta manera, se les da trazabilidad a partir del patrón nacional a instrumentos y patrones dimensionales de gran importancia industrial, como anillos y tampones patrón, patrones de roscas, galgas de espesores, patrones de forma y posición, artefactos para la calibración de máquinas de medición por coordenadas, mesas de planitud, así como a la verificación de máquinas herramientas entre otros.

El patrón primario de pequeños ángulos es utilizado para calibrar niveles y auto colimadores principalmente. Para ángulos mayores de 15 minutos de arco se utilizan mesas divisoras de alta exactitud. Con estos instrumentos se calibran las mesas de menor exactitud, polígonos de precisión, galgas angulares, goniómetros, etc.

2.3 USO DE LOS SISTEMAS INTERNACIONALES DE MEDIDA

Sistema internacional de medidas

También conocido como sistema métrico, establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comité Internacional de Pesas y Medidas con sede en Francia. Estableció 7 magnitudes fundamentales y creó los patrones para medirlas:

1. Longitud.

2. Masa.

3. Tiempo.

4. Energía eléctrica.

5. Temperatura.

6. Intensidad luminosa.

7. Cantidad de sustancia.

Y otras 2 magnitudes complementarias:

1. Ángulo plano

2. Ángulo sólido

También estableció muchas magnitudes derivadas, que no necesitan de un patrón, por estar compuestas de magnitudes fundamentales.

Patrón de medida

Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medida.

Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema métrico sólo las unidades básicas tienen patrones de medidas.

Los patrones nunca varían su valor. Aunque han ido evolucionando, porque los anteriores establecidos fueron variables y, se establecieron otros diferentes considerados invariables.

Ejemplo de un patrón de medida sería: "Patrón del segundo: Es la duración de 9 192 631 770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre 2 niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de Cesio 133". Como se puede leer en el artículo sobre el segundo.

De todos los patrones del sistema métrico, sólo existe la muestra material de uno, es el kilogramo, conservado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. De ese patrón se han hecho varias copias para varios países.

Para conocer los patrones del sistema métrico, consultar el artículo unidad básica del SI.

2.4 SISTEMA DE MEDICIÓN, TEMPERATURA, PRESIÓN, TORSIÓN Y ESFUERZOS MECÁNICOS.

En física e ingeniería, medir es la actividad de comparar magnitudes físicas de objetos del mundo real con sucesos. Como unidades se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares, y la medición da como resultado un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión.

Dos características importantes de un instrumento de medida son la apreciación y la sensibilidad.

Los físicos utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas.

Algunos instrumentos de medición

Para medir masa:

• balanza

• báscula

• espectrómetro de masa

• catarómetro

Para medir tiempo:

• calendario

• cronómetro

• reloj

• reloj atómico

• datación radiométrica

Para medir longitud:

• metro y regla

• vernier

• micrómetro

• reloj comparador

• interferómetro

Para medir ángulos:

• sextante

• transportador

Para medir temperatura:

• termómetro

• termopar

• pirómetro

• espectroscopio magnético

Para medir presión:

• barómetro

• manómetro

• tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad)

• anemómetro (utilizado para determinar la velocidad del viento)

Para medir flujo:

• caudalímetro (utilizado para medir caudal de un flujo)

Para medir propiedades eléctricas:

• electrómetro (mide la carga)

• amperímetro (mide la corriente eléctrica)

• galvanómetro (mide la corriente)

• ohmetro (mide la resistencia)

• voltímetro (mide la tensión)

• puente de Wheatstone

• multímetro (mide todos los anteriores valores)

• osciloscopio

Para medir magnitudes sin clasificar:

• colorímetro

• espectroscopio

• microscopio

• espectrómetro

• contador geiger

• radiómetro de Nichols

• sismógrafo

• pHmetro Medidor del pH

Flujo de un instrumento

• El flujo de un instrumento es el flujo de la información en un sistema con un instrumento.

2.5 CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA METROLOGÍA

Campo de aplicación de la metrología dimensional.

Magnitud física fundamental Unidad básica o fundamental Símbolo Observaciones

Longitud metro m Se define en función de la velocidad de la luz

Masa kilogramo kg No se define como 1000 gramos

Tiempo segundo s Se define en función del tiempo atómico

Intensidad de corriente eléctrica amperio o ampere A Se define a partir del campo eléctrico

Temperatura kelvin K Se define a partir de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Cantidad de sustancia mol mol Véase también Número de Avogadro

Intensidad luminosa candela cd

Las unidades básicas tienen múltiplos y submúltiplos, que se expresan mediante prefijos. Así, por ejemplo, la expresión kilo indica "mil" y, por lo tanto, 1 km son 1000 m, del mismo modo que mili indica "milésima" y, por ejemplo, 1 mA es 0,001 A.

METROLOGÍA DIMENSIONAL: GENERALIDADES, DIMENSIONES Y TOLERANCIAS, DEFINICONES, SISTEMAS ISC DE TOLERANCIAS, CALCULO DE AJUSTES Y TOLERANCIAS.

Conceptos básicos de la metrología dimensional.

Tipos de unidades de medidas

1. Unidades de longitud

2. Unidades de masa

3. Unidades de tiempo

4. Unidades de temperatura

5. Unidades de superficie

6. Unidades de volumen

7. Unidades de velocidad

8. Unidades de trabajo, energía y calor

9. Unidades de potencia

10. Unidades de fuerza y peso

11. Unidades de presión

12. Unidades de densidad de masa

13. Unidades de peso específico

14. Unidades de viscosidad

15. Unidades eléctricas

Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI (en francés, Système International d'Unités) o sistema internacional de medidas, es el sistema de unidades más extensamente usado. Junto con el antiguo sistema métrico decimal, que es su antecedente y que ha mejorado, el SI también es conocido como sistema métrico, especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso

...