Laboratorio De Fuerza

Laboratorio de Fuerza

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Unidad y realización

La unidad de medida de la magnitud fuerza, adoptada por los países firmantes de la Convención del Metro y de uso legal en España, es el "newton" (N), unidad derivada del S.I.

Este patrón se obtiene a través del Patrón Nacional de la unidad de Masa y de la medida de la aceleración de la gravedad local.

El principio de funcionamiento de los patrones nacionales de referencia de la magnitud fuerza, está basado en la acción directa de masas en el campo gravitatorio local, según la fórmula:

F = m•gl(1- a/m)

donde:

• F es la fuerza generada

• m es el valor de masa del (los) elemento(s) de carga que genera(n) la fuerza F

• gl es el valor de la gravedad local

• a es la densidad del aire

• m es la densidad media del material de (los) elementos de carga que generan la fuerza F

La equivalencia de las fuerzas y de las masas de origen inercial y gravitacional permite asegurar que las fuerzas desarrolladas por las máquinas de carga directa (regidas por la ley de atracción universal) satisfacen la definición de la unidad de fuerza (regida por el postulado fundamental de la dinámica).

La unidad de fuerza, desde el año 1996, está desarrollada en el Centro Español de Metrología por medio de tres máquinas patrones de fuerza de carga directa, con alcances nominales de 500 kN, 20 kN y 1 kN que permiten generar fuerzas tanto a compresión como a tracción desde 10 N a 500 kN , declaradas Patrón Nacional a través de la Orden de 28 de diciembre de 1999 (BOE nº 1 del jueves 13 de enero de 2000), modificada por la orden ITC/2581/2006 de 28 de julio (BOE 5 de agosto de 2006).

La incertidumbre típica relativa de medida (para k=1) en el campo de generación de fuerza de 10 N a 500 kN es de 1•10-5 F. Esta incertidumbre es constatada a través de la participación en diversas comparaciones internacionales y puede ser consultada en las tablas de de la base de datos del BIPM.

El rango de generación de fuerza se complementa con una máquina patrón hidráulica del tipo comparador para la generación de fuerzas hasta 2 MN a compresión con incertidumbre relativa (para k=1) de 1•10-4 F.

Mantenimiento

El mantenimiento del Patrón Nacional de Fuerza se garantiza a través de los procedimientos de medida y comparaciones establecidos en el Sistema de Gestión de la Calidad del CEM y en la participación en comparaciones internacionales de alto nivel entre Institutos Nacionales de Metrología.

Principales actividades y objetivos

En el Laboratorio de Fuerza se realizan las tareas que se detallan a continuación:

• Mantenimiento, custodia y conservación de los patrones de fuerza.

• Realización de calibraciones al más alto nivel metrológico.

• Realización de actividades formativas.

• Cooperación con organismos metrológicos, tanto a nivel nacional como internacional.

• Mantenimiento y mejora de las capacidades de medida.

• Desarrollo de software para la automatización de los procesos de medida mejorando de esta manera la calidad del sistema y los métodos de calibración.

• Estudios de procedimientos de calibración en un proceso de mejora constante de la trazabilidad de los patrones hasta la industria.

• Comparaciones nacionales e internacionales.

El laboratorio primario de fuerza, está ubicado en una sala de 323,3 m2, climatizada a 20 ºC ± 1 ºC. El valor local medido de la aceleración de la gravedad en dicha sala es de 9,799 506 59 m/s2.

Trazabilidad

La generación de la fuerza de las máquinas patrón de carga directa de 500 kN, 20 kN y 1 kN están directamente trazadas a los patrones primarios de masa del CEM y al Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB).

La máquina patrón hidráulica del tipo comparador para la generación de fuerzas de hasta 2 MN a compresión, se traza a la máquina patrón de 500 kN de carga directa con la ayuda de una columna de tres transductores de referencia.

Proyectos e investigaciones

Informe De Laboratorio: Masa, Aceleracion Y Fuerza

UNIVERSIDAD

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