Metrologia

La metrología como ciencia.

La metrología es la ciencia que tiene por objeto el estudio de las propiedades medibles, las escalas de medida, los sistemas de unidades y los métodos y técnicas de medición.

La metrología se divide en tres categorías, cada una de ellas con diferentes niveles de complejidad y exactitud:

1.- La Metrología Científica. Se ocupa de la organización y el desarrollo de los patrones de medida y de su mantenimiento (el nivel más alto).

2.- La Metrología Industrial. Asegura el adecuado funcionamiento de los instrumentos de medición empleados en la industria y en los procesos de producción y verificación.

3.- La Metrología Legal. Se ocupa de aquellas mediciones que influyen sobre la transparencia de las transacciones comerciales, la salud y la seguridad de los ciudadanos.

Importancia y necesidades de las mediciones.

Las mediciones juegan un papel importante en la vida diaria de las personas. Se encuentran en cualquiera de las actividades; desde la estimación a simple vista de una distancia, hasta un proceso de control o la investigación básica.

El conocimiento sobre la aplicación de la metrología es una necesidad fundamental en la práctica de todas las profesiones con sustrato científico, ya que la medición permite conocer de forma cuantitativa, las propiedades físicas y químicas de los objetos. El progreso en la ciencia siempre ha estado íntimamente ligado a los avances en la capacidad de medición. Las mediciones son un medio para describir los fenómenos naturales en forma cuantitativa. Como se explica a continuación” la Ciencia comienza donde empieza la medición, no siendo posible la ciencia exacta en ausencia de mediciones”. Ya sea café, petróleo y sus derivados., electricidad o calor, todo se compra y se vende tras efectuar procesos de medición y ello afecta a nuestras economías privadas. Los radares (cinemómetros) de las fuerzas de seguridad, con sus consecuencias económicas y penales, también son objeto de medición. Horas de sol, tallas de ropa, porcentaje de alcohol, peso de las cartas, temperatura de locales, presión de neumáticos, etc. Es prácticamente imposible describir cualquier cosa sin referirse a la metrología. El comercio, el mercado y las leyes que los regulan dependen de la metrología y del empleo de unidades comunes.

Sistemas de unidades y patrones.

Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas.

Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades es la forma actual del sistema métrico decimal y establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comité Internacional de Pesos y Medidas con sede en Francia. En él se establecen 7 magnitudes fundamentales, con los patrones para medirlas:

1. Longitud (metro, m)

2. Masa (kilogramo kg)

3. Tiempo (segundo, s)

4. Intensidad eléctrica (ampere, A)

5. Temperatura (Kelvin, oK)

6. Intensidad luminosa (candela, cd)

7. Cantidad de sustancia (mol, mol)

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

Algunas unidades derivadas son:

Trabajo (joule, J)

Fuerza (newton, N)

Presión (pascal, Pa)

Potencial eléctrico (volt, V)

Potencia (watt, W)

Inducción magnética (weber, Wb)

Resistencia eléctrica (ohm)

Frecuencia (hertz, Hz)

Capacitancia (farad, F)

Carga eléctrica (coulomb, C)

Los múltiplos y submúltiplos más comunes en el sistema internacional son:

PREFIJO SÍMBOLO MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS

peta P 1015

tera T 1012

giga G 109

mega M 106

kilo k 103

hecto h 102

deca da 101

deci d 10-1

centi c 10-2

mili m 10-3

micro µ 10-6

nano n 10-9

pico p 10-12

femto f 10-15

atto a 10-18

SISTEMAS MKS (métrico), CGS (cesagesimal) y FPS (inglés absoluto)

MAGNITUD MKS CGS FPS

longitud metro centímetro Pie

masa kilogramo gramo Libra

tiempo segundo segundo Segundo

Patrón de medida

Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medir magnitudes. 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 eran 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".

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.

Ejemplo de patrones de medida:

1. Segundo (tiempo)

2. Metro (longitud)

3. Amperio (intensidad de corriente eléctrica)

4. Mol (cantidad de sustancia)

5. Kilogramo (masa)

6. Kelvin (temperatura)

7. Candela (intensidad luminosa)

Conceptos de medida, precisión y exactitud.

Medida:

Medir consiste en obtener la magnitud (valor numérico) de algún objeto físico, mediante su comparación con otro de la misma naturaleza que tomamos como patrón. Esta comparación con un patrón, que constituye el acto de medir, está sujeta a una incertidumbre, que puede tener diversos orígenes. Nunca lograremos obtener el verdadero valor de la magnitud, siempre vamos a obtener un valor aproximado de la misma y necesitamos pues indicar lo buena que es esta aproximación. Por ello junto con el valor de la magnitud medida se debe adjuntar una estimación de la incertidumbre o error al objeto de saber cuan fiable son los resultados que obtenemos.

Exactitud: Proximidad en concordancia entre un valor medido de la magnitud y un valor verdadero del mensurando.

En términos sencillos, la exactitud de una medición

...