Patrones Metrologicos

PATRONES METROLÓGICOS Y SU IMPORTANCIA

Guillermo Enrique Vega Sánchez

Sebastián Supelano Gómez

18 de Mayo de 2012

Resumen

Se estableció la importancia de la metrología en la ciencia, como base para entender el lenguaje de otras áreas. Se buscaron las herramientas principales que define la metrología para cumplir con su objetivo, además de la evolución de esta disciplina y sus aportes más significativos.

Palabras Clave: metrología, precisión, patrón, BIPM.

Introducción

La metrología es una disciplina muy relevante para otras áreas del conocimiento ya que da las bases para que el trabajo realizado por cada una de estas áreas pueda tener un lenguaje universal y preciso. Permite establecer las magnitudes de los fenómenos físicos del universo estableciendo unas unidades patrones para el mejor entendimiento de estos fenómenos.

Con este objetivo, se han creado distintas instituciones para estudiar estos patrones y verificar continuamente su precisión disminuyendo la incertidumbre de estas medidas. Además se encargan de difundir estos patrones y sus respectivos estudios para que sean seguidos mundialmente.

El ser humano a lo largo de la historia ha desarrollado conceptos para explicar los fenómenos de la naturaleza, por lo que se ha visto en la necesidad de definir magnitudes que les permitan entenderlos mejor. Por lo anterior, ha “reducido” las características que observa en unas magnitudes básicas como la masa, el tiempo, entre otras, que combinadas ayudan a explicar dichos fenómenos.

La metrología

La BIPM (International Boreau of Weights and Measures) es un organismo encargado de proveer las bases para un sistema único, coherente de medidas en todo el mundo y la trazabilidad del sistema internacional de unidades (SI), lo hace a través de la difusión directa de unidades, por ejemplo con la masa y el tiempo, la comparación con otras unidades internacionales de patrones de medición de otros países. Esta organización define la metrología como la ciencia de la medición además de ser una ciencia antigua, que ha evolucionado través del tiempo y que actualmente se distingue por tener nuevas ramas cómo la metrología científica y legal.

Patrones Metrológicos

En la metrología existen distintos tipos de patrones, también llamados estándares. Los patrones son especificaciones ampliamente aceptadas y también son vistos como patrones de medida. Comprende las normas de medición, que puede ser una medida física, el instrumento de medición, un material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o más valores de una cantidad para servir como una referencia. Un ejemplo de esto es la unidad de "masa", la cantidad se le da su forma física por una pieza cilíndrica de metal de un kilogramo, lo que representa el estándar internacional, y los bloques patrón representan ciertos valores de la "longitud" de la cantidad.

Estas estándares son normas y tienen una jerarquía, y las hay de muchos caracteres, nacionales, internacionales, de trabajo, etc. Entre ellos destacan los patrones primarios, secundarios y de referencia, pues de ellos se derivan los demás, por ejemplo

Una norma nacional de medición es un estándar, a menudo con un patrón primario, reconocido por la legislación nacional para prestar servicios en un país como la base para asignar valores a otros estándares de la cantidad en cuestión, como el tiempo, la masa, la longitud, etc. En cada país existe un custodio de los patrones nacionales de medición de, por ejemplo, Estados Unidos es el NIST y en los Países Bajos es el INM.

Patrones Primarios

Según la BIPM, los patrones primarios son una norma que ha sido designada o ampliamente reconocida por tener las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor es aceptado sin referencia otras normas de la misma cantidad. Un ejemplo citado por la misma organización son los dispositivos Josephson para la realización de medición de voltaje, los láseres estabilizados usados en combinación con interferómetros para la realización de la cantidad de longitud.

Patrones Secundarios

La definición de la misma organización indica que un patrón secundario es una norma cuyo valor es asignado por la comparación con un patrón primario de la misma cantidad, se suele utilizar un patrón primario para calibrar los patrones secundarios. Son usados por ejemplo como referencia en la calibración de patrones de trabajo en la calibración de equipos, pues aseguran que las mediciones se llevan a cabo correctamente, es decir son estándares de verificación.

Patrones de referencia

Es una norma general que tiene la más alta calidad metrológica disponible en un lugar u organización determinados que hacen dichas mediciones. Su uso se hace por ejemplo en laboratorios de calibración que suelen mantener estándares de referencia para la calibración de sus patrones de trabajo.

El siguiente cuadro muestra la jerarquía entre los patrones, por ejemplo los patrones establecidos por la BIPM.

Tabla No. 1. Jerarquía de los tipos de patrones.

Prototipo Internacional del Kilogramo

BIPM

Platino-Iridio Mayor nivel de Precisión

(Metrología científica)

Menor nivel de Precisión

(Medida directa para consumidores-metrología legal)

Patrón primario

NMI

Platino, Iridio o Acero Inoxidable

Patrón Secundario

NMI

Acero Inoxidable

Patrón de Trabajo

NMI

Acero Inoxidable

Calibraciones

Rango alto/bajo de masa

Tomado de http://www.bipm.org/en/convention/wmd/2004/figure.html. Última actualización 18 de Mayo de 2012, 10:00 am.

Masa

Está estandarizada mundialmente a través del Kilogramo, unidad de masa en el Sistema Internacional (SI). Se define a través de un artefacto conocido como el prototipo internacional del kilogramo (IPK) con las siguientes características: su forma es un cilindro, con diámetro y altura de aproximadamente 39 mm. Se hace de una aleación de 90% de platino y 10% de iridio. Este prototipo se ha conservado en el BIPM (Bureau International des Poids et Mesures u Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sèvres, París) desde 1889, inicialmente con dos copias oficiales, aunque con el paso del tiempo se han añadido unas más.

La unidad de masa se distribuye en todo el mundo por las comparaciones con el IPK de forma indirecta a través de un sistema jerárquico. El primer paso de estas comparaciones es normalmente con un subconjunto de las copias

...