Informe final de estadias

Metrología.

La metrología es la ciencia de la medición, comprendiendo las determinaciones experimentales y teóricas a cualquier nivel de incertidumbre en cualquier campo de la ciencia y la tecnología.

Principios y fundamentos de la metrología física.

El término estándar es inevitable, pero debe utilizarse cuidadosamente, ya que tiene dos significados: como una especificación (o también denominada norma) y como la realización de referencia de la unidad de una cantidad (o también denominada patrón). La definición del VIM para el término patrón es:

Medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad, o uno o varios valores de una magnitud para servir de referencia.

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Cantidad.

Atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.

Unidades y escalas.

La existencia de una cantidad es un requisito necesario, pero no suficiente para la existencia de una medición. Para hacer mediciones, es necesario asignar un número a las cantidades. Consideremos los siguientes aspectos que definen una medición:

1. Hay una regla para asignar un valor determinado (usualmente cero) a la cantidad.
2. Hay un estado específico, reproducible de los objetos para el cual debe asignarse un segundo valor especial (usualmente uno), esto es, debe haber una unidad.
3. Hay una escala de múltiplos y submúltiplos de la unidad, y una regla que establece las condiciones empíricas en las que dos intervalos medidos son iguales, por ejemplo, 1 cm tiene el mismo intervalo de longitud en cualquier punto de la regleta.

Patrón primario.

Es un patrón que es designado o ampliamente reconocido que presenta las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor es establecido sin referirse a otros patrones de la misma magnitud.

Patrones secundarios.

Los patrones secundarios son estándares cuyos valores se asignan por comparación con un patrón primario de la misma cantidad. Los patrones secundarios se utilizan cuando resulta impráctico que todas las mediciones se realicen por comparación directa con el patrón primario.

Valor medido.

Un valor medido es el resultado numérico obtenido de la aplicación de un método de medición a un objeto, el cual posee una cantidad. Una característica importante de un valor medido es la trazabilidad.

Trazabilidad.

Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón, tal que ésta pueda ser relacionada con referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas las incertidumbres determinadas.

Normas.

En México, existen tres tipos de normas: las Normas Oficiales Mexicanas (NOM), las cuales son de observancia obligatoria; las Normas Mexicanas (NMX), que son de observancia “voluntaria” – aunque si en un proceso, servicio o producto se declara su observancia, será obligatoria – y las Normas de Referencia (NRF).

Los siguientes sitios nos refieren a organismos internacionales que emiten normas:[pic 9]

Nomás mexicanas muy importantes:

• NMX-Z-055: 1996. IMNC. Metrología. Vocabulario de términos fundamentales y federales.
• NOM-008-SCFI-2002. Sistema General de Unidades de Medida.
• NMX-EC-17025-IMNC. 2006. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración.
• NMX-CH-140-IMNC-2002. Guía para la expresión de incertidumbre en las mediciones.

Este grupo de normas contienen los elementos legales que debe seguir cualquier metrólogo, sin importar su ámbito de competencia, para realizar mediciones con base en los acuerdos internacionales.

TIPOS DE METROLOGÍA.

Metrología eléctrica.

Tiempo y frecuencia.

Tiene la función de establecer, mantener y mejorar los patrones nacionales de tiempo y frecuencia. Asimismo, es responsable de diseminar la exactitud de estos patrones hacia las actividades productivas del país que requieren de mediciones en estas dos magnitudes de medición. Los laboratorios de esta división son:

• Desarrollo de patrones primarios de frecuencia.
• Generación de las escalas de tiempo.
• Calibración de relojes y osciladores de alta exactitud.
• Diseminación de tiempo.

Mediciones electromagnéticas.

Tiene como función el desarrollo, establecimiento, mantenimiento y mejora de los patrones nacionales de las magnitudes eléctricas y magnéticas más importantes para los sectores usuarios en México.

Metrología física.

Esta división se encarga de establecer y mantener los patrones nacionales en los campos de fotometría (la candela), radiometría, espectrofotometría, polarimetría, refractometría, opto-electrónica y fibras ópticas. Entre la gran diversidad de sectores beneficiados por estos patrones se encuentran los sectores de salud, farmacéutico, petroquímico, textil, de pinturas, iluminación y telecomunicaciones, entre otros.

Vibraciones y acústica.

Tiene a su cargo los patrones nacionales de aceleración y acústica que, a través de las diferentes cadenas de diseminación, tienen impacto en mediciones que repercuten en la productividad de la planta industrial y en otros campos de actividad, como el comercio, la salud, la seguridad y la higiene en la sociedad.

Metrología mecánica.

Dimensional.

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

Masa y densidad.

Esta división mantiene los patrones nacionales correspondientes a las magnitudes de masa y densidad. Para el desarrollo de sus actividades opera seis laboratorios: Patrón nacional de masa, Patrón nacional de densidad, Patrones de referencia, Pequeñas masas, Densidad de sólidos y Densidad de líquidos.

Fuerza y presión.

Esta división es responsable de los patrones de las magnitudes de fuerza, par torsional, dureza, tenacidad, presión absoluta, presión relativa y vacío.

Flujo y volumen.

El flujo de fluidos es un fenómeno que se presenta en una gran variedad de procesos industriales, y cuya correcta medición es vital para la economía de numerosas empresas. Por ello, la calibración de medidores y la caracterización de los sistemas de medición de fluidos tienen importantes repercusiones económicas en muchos sectores de la sociedad. Para satisfacer los requerimientos de exactitud en esta magnitud física, en la división de Metrología de flujo y volumen del CENAM se mantienen los patrones nacionales de flujo de gas, flujo de líquidos, volumen y viscosidad.

Metrología de materiales.

Materiales metálicos.

Tienen entre sus principales actividades el desarrollo, establecimiento y mantenimiento de los sistemas primarios para la certificación de materiales de referencia primarios que apoyen el establecimiento de la trazabilidad en el país de las mediciones involucradas en el área de química analítica inorgánica.

Materiales cerámicos.

Las dos últimas décadas han atestiguado marcados avances en la tecnología de materiales duros no metálicos, por medio del refinamiento de productos existentes y la invención de nuevos. La tendencia moderna al uso de este tipo de materiales en aplicaciones de ingeniería ha orientado las actividades de la división de Materiales cerámicos a la asistencia de la industria nacional mediante el desarrollo de bases propias para determinar las propiedades y el comportamiento de este tipo de materiales, con el fin de mejorar sus bases de diseño, especiación y caracterización.

Materiales orgánicos.

Esta división realiza y certifica materiales de referencia relacionados con aplicaciones en salud e higiene industrial, ambiente, alimentos y agricultura, materias primas y productos industriales, combustibles y gases; así como materiales de referencia para propiedades físicas como actividad iónica y propiedades poliméricas.

Exactitud de medición.

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

Precisión de medición.

Proximidad de concordancia entre varias mediciones del mismo mensurando. El concepto de “exactitud” es cualitativo. El término “precisión” no debe utilizarse como exactitud. [pic 10]

Sistemas de unidades.

Sistema Inglés.

El sistema para medir longitudes en Estados Unidos de América se basa en la pulgada, el pie(medida), la yarda y la milla. Cada una de estas unidades tiene dos definiciones ligeramente distintas, lo que ocasiona que existan dos diferentes sistemas de medición. Una pulgada de medida internacional es exactamente 25,4 mm, mientras que una pulgada de agrimensor de Estados Unidos de América se define para que 39,37 in sean exactamente 1 m.

•1 pulgada (in) = 25,4 mm

•1 pie (ft) = 12 in = 30,48 cm

•1 yarda (yd) = 3 ft = 91,44 cm

•1 milla (mi) = 1760 yd = 1,609344 km

Sistema Internacional de Unidades (SI).

En México se adoptó el Sistema Internacional de Unidades como norma oficial mexicana, laNOM-008-SCFI-2002.

El Sistema Internacional de Unidades se fundamenta en siete unidades de base correspondientes a las magnitudes de longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura, cantidad de materia e intensidad luminosa. Estas unidades son conocidas como metro, kilogramo, segundo, ampere, kelvin, mol y candela, respectivamente. [pic 11][pic 12]

Conversión de unidades.

En la práctica profesional es muy frecuente convertir unidades equivalentes del Sistema Ingles al Sistema Internacional o convertir unidades dentro del mismo sistema. Estas operaciones deben realizarse de manera muy cuidadosa, ya que, si se cometen errores, éstos podrían ser muy costosos o catastróficos.

Regla para conversión de unidades.

Conversión entre unidades base.[pic 13]

Conversiones en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Las conversiones entre unidades del SI son relativamente sencillas, ya que en cada magnitud solo se requiere multiplicar por múltiplos o submúltiplos de 10, de acuerdo con la siguiente tabla:[pic 14]

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