Necesidad e importancia de las mediciones

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Unidad 1. Conceptos Básicos de Medición

Job Navarrete Sánchez.

U

1.1 Necesidad e importancia de las mediciones

no de los primeros conceptos desarrollados por el hombre fue el número, ya que tenía la necesidad de poder expresar numéricamente todo lo que se encontraba a su alrededor. Entonces el hombre comenzó a medir mediante un simple conteo de objetos. Más tarde, y por propias necesidades de su desarrollo, enuncio el concepto de medida, realizando las primeras mediciones a partir de medidas rudimentarias.

Desde las primeras manifestaciones de la medición, normalmente incluida dentro de la antropología general, pasando por la arquitectura y la agrimensura, hasta las transacciones comerciales.

Antes del sistema métrico decimal, los humanos no teníamos más remedio que utilizar nuestro propio cuerpo para contabilizar e intercambiar productos. Así aparece el pie, como unidad útil para medir parcelas, del orden de la cantidad de suelo que uno necesita, por ejemplo para hacerse una choza, aparece el codo, útil para medir piezas de tela u otros objetos que se puedan colocar a la altura del brazo. Para medidas más pequeñas, de objetos delicados, aparece la palma y para menores longitudes el dedo.

Pero hay un dedo más grueso que los demás, el pulgar, el cual puede incluirse en el anterior sistema haciendo que valga 4/3 de dedo normal (véase fig. 1). Con ello, el pie puede dividirse por 3 o por 4 según convenga.

Fig. 1.

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Hasta el renacimiento, la mayor parte de la información existente sobre metrología se refiere a su aplicación en las transacciones comerciales y las exacciones de impuestos.

La metrología ha estado presentes en los eventos más significativos relacionados con la ciencia y la técnica, inclusive en aquellos de tipo económico y de mercado, es decir basándose por completo en la metrología.

La raíz de las ciencias fueron las necesidades del hombre y su curiosidad por el mundo que lo rodea. La necesidad de medir la tierra condujo al ser humano al uso y desarrollo de la geometría; el interés por las estrellas encamino al hombre a la astrología, astronomía y por supuesto, al uso y control del tiempo mediante la calendarización. En aquellos tiempos se realizaba la observación e incluso la predicción de eclipses. En las épocas antiguas los países tenían sus propias medidas de longitud, por lo que os valores de las medidas locales no podían compararse con los de otros países. Cuando la tecnología empezó a desarrollarse y el comercio entre los diferentes países floreció, se hizo necesario unificar el sistema de medidas y unidades.

Se estima que los comienzos de la balanza se remontan al año 5000 a.c... En Mesopotamia y Egipto comienzan a utilizarse en el año 3000 a.c.., siendo sus valores múltiplos de una unidad común: el peso de un grano de trigo. La ciencia griega, a partir del año 500 a.c. tuvo la necesidad de instrumentos de precisión para determinar la pureza de metales preciosos. En Europa desde el siglo XII, aprendieron a fabricar balanzas (véase figura 1.1) a través de tratados antiguos y fueron balanzas más simples las utilizadas en la alta edad media.  

Fig. 1.1

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En el año de 1849 el día 19 de julio en España se establece la primera ley fundamental de la metrología española, dejaba claramente establecido el concepto de uniformidad.

El mismo 19 de julio fueron nombrados los miembros de una comisión de pesos y medidas con la misión de garantizar la reforma emprendida por el estado.

1.2 LABORATORIOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS (véase figura 1.2.1)

Por sus siglas en ingles Bureau Internacional des Polids et Mesures (Oficina central de pesos y medidas) fundado en 1875, con su sede en Sevres Francia.

Es un organismo científico internacional encargado de normalizar y mejorar los sistemas de unidades y los patrones de las medidas. Los laboratorios de metrología se clasifican jerárquicamente de acuerdo a la calidad de sus patrones.

1. Laboratorio nacional: es el que posee el patrón nacional primario y los nacionales de transferencia.
2. Laboratorio intermedio: típicamente laboratorios de universidades, centros de investigación y similares.
3. Laboratorio industrial: en las propias instalaciones de la empresa, para control de calidad o ensayo de prototipos.

[pic 3]Figura 1.2.1

En los laboratorios primarios las condiciones serán un tanto más estrictas cuando más alto sea el nivel del laboratorio. Para esto, en un laboratorio primario se lleva a cabo la metrología de más alto nivel.

En estos laboratorios se realizan investigaciones de la más alta exactitud y precisión. También en ellos se calibran patrones primarios y secundarios.

Los laboratorios secundarios son aquellos que pueden encontrarse en universidades y centros de investigación. De ellos surgen los laboratorios industriales de calidad y prototipos.

La tarea principal de los laboratorios es comprobar y asegurarse que los instrumentos de medición cumplan con los estándares impuestos por los laboratorios primarios y la oficina internacional de pesos y medidas.

Estos laboratorios secundarios, al igual que todos los demás, pueden ser clasificados por sus diferentes funciones:

• Metrología dimensional
• Metrología eléctrica
• Laboratorio de calibración
• Etc.

CENAM

El 9 de julio de 1883, el gobierno del general Gonzales, inicio las gestiones para que nuestro país se adhiriese a la convención del metro. El Comité Internacional de Pesos y Medidas el 18 de septiembre de 1884, proporciono la información sobre la contribución de entrada de nuestro país en los casos de que el sistema métrico haya sido o no adoptado y en función del número de habitantes con que contaba.

En 1992 el CENAM inicio sus operaciones en las instalaciones de los Cues, Qro., en 1994 el área de metrología mecánica se dio a la tarea de desarrollar láseres que conformaran el patrón nacional de longitud. El primer prototipo completo se terminó el año 2001. La primera comparación de frecuencia de láseres se realizó en 1997con otros 3 institutos nacionales de metrología (BIPM, NRC-CANADA, NIST-USA) y un laboratorio reconocido (JILA-USA), dando origen a un sistema robusto de trazabilidad de las mediciones al metro patrón con la última definición del metro.

Normalización

La normalización es la actividad que fija las bases para el presente y el futuro, esto con el propósito de establecer un orden para el beneficio y con el concurso de todos los interesados. En resumen es el proceso de elaboración y aplicación de normas; son herramientas de organización y dirección.

Trazabilidad

Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón, tal que está pueda ser relacionada con referencias determinadas.

Repetitividad

Proximidad de la concordancia entre los resultados de las  mediciones sucesivas del mismo mensurando, con las mediciones realizadas con la aplicación de totalidad.

Precisión 

Proximidad de concordancia entre varias mediciones del mismo mensurando. El concepto de exactitud es cualitativo y el término de precisión no debe utilizarse como exactitud.

Exactitud

Proximidad de la concordancia entre e resultado de una medición y valor verdadero del mensurando.

Estándar

Documento establecido por un conceso, aprobado por un cuerpo reconocido, y que ofrece reglas y guias o características para que se usen repetidamente.

Magnitud

Reacción entre cuerpos y fenómenos que permite la medición, representada por una cantidad expresada mediante números sobre la base de una comparación con otro fenómeno que se toma como patrón.

Algunos ejemplos de normas de asociación son los siguientes.

API.-Instituto Estadounidense de Petróleo.

ASME.-Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Manufactura.

ASQC.-Sociedad Estadounidense para el Control de Calidad.

ASTM.-Sociedad Estadounidense para Pruebas Materiales.

FED. SPEC. .-Norma Federal.

IEEE.-Instituto de Ingenieros Electrónicos y Electricistas.

MIL-STD.-Norma Militar.

Todas estas entidades son asociaciones que realizan labor de normalización en Estados Unidos, país en el que principalmente se elaboran normas de asociación, aunque en la actualidad el Instituto Estadounidense de Normas (ANSI) está fungiendo como organismo coordinador para evitar duplicidad y traslape de los trabajos de normalización, elaborando normas de carácter nacional, camino que primordialmente han seguido otros países, como en los ejemplos mencionados a continuación:

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