METROLOGIA
INTRODUCCION
Todo el tiempo necesitamos medir, en el comercio, en la industria y en la vida diaria, debemos tomar decisiones a base de resultados de medición. Por la ma;ana lo primero que hacemos es mirar la hora (medicion de tiempo), y en base a esta medicion decidimos si levantarnos o seguir durmiendo. Al manejar un auto estamos midiendo la velocidad del mismo, asi como la cantidad de combustible, la temperatura del motor y el nivel del nafta.
CONCEPTO DE METROLOGIA
La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia de la medida. Tiene por objetivo el estudio de los sistemas de medida en cualquier campo de la ciencia. También tiene como objetivo indirecto que se cumpla con la calidad.
La Metrología tiene dos características muy importantes el resultado de la medición y la incertidumbre de medida.
Los físicos y la industria utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros, hasta potentes microscopios, medidores de láser e incluso aceleradores de partículas.
Por otra parte, la Metrología es parte fundamental de lo que en los países industrializados se conoce como "Infraestructura Nacional de la Calidad" [1], compuesta además por las actividades de: normalización, ensayos, certificación y acreditación, que a su vez son dependientes de las actividades metrológicas que aseguran la exactitud de las mediciones que se efectúan en los ensayos, cuyos resultados son la evidencia para las certificaciones. La metrología permite asegurar la comparabilidad internacional de las mediciones y por tanto la intercambibilidad de los productos a nivel internacional.
TRAZABILIDAD Y CALIBRACION
Es la propiedad de un resultado de medicion de estar relacionada a referencias establecidas llamadas patrones de medida.
Para saber que la balanza esta calibrada se pesan un conkunto de pesas patrones y se compara el valor indicado, verificando que coincida, este proceso es conocido como calibración. El patron primario de masa es una pesa de 1 kg de platino iridfiado mantenida en los laboratorios del Bureau Internacional de Pesasa y Medidas, en Francia.
Otros patrones primarios son conocidos a traves de experiencias fisicas, como en la temperatura cuyos valores 0 y 100 grados centigrados se registran cuando el agua se solidifica y se hierve, respectivamente. Otro patrones primarios de la temperatura son el mercurio y la plata; si calentamos un trozo de plata, se fundira hasta los 961 grados centigrados mientras que el mercurio se solidifica a los -39, obteniendose asi dos puntos fijos.
REPETIBILIDAD
La repetibilidad (también conocida como coeficiente de correlación intraclase) es una medida estadística de la consistencia entre medidas repetidas de un mismo carácter en un mismo individuo. Generalmente se la denomina como ri y su valor se expresa como una proporción. Un valor derepetibilidad de uno indica que la medida es perfectamente consistente y repetible, y que el investigador no comete ningún error en la medición de ese carácter. Un valor de cero indica que las medidas repetidas obtenidas de ese carácter son tan distintas como si se hubieran tomado a partir de individuos distintos tomados al azar.
Cuadro 1. Ejemplo ilustrativo de como se debe calcular la repetibilidad y el error de medida deun carácter. El ejemplo se ilustra con datos sobre la variación en el tamaño del babero negrodel Lúgano (Carduelis spinus) obtenidos a partir de pieles de Museo. El Lúgano utiliza ese babero como señal de estatus de dominancia: cuanto mayor es el babero, más dominante es ese individuo, y más lo evitan sus compañeros 25. Como puede observarse, este carácter es muy variable, de 0 a más de 70 mm z, lo que aumenta la repetibilidad del carácter.
REPRODUCIBILIDAD
se refiere a la capacidad que tenga una prueba o experimento de ser reproducido o replicado. El término está estrechamente relacionado con el concepto de testabilidad, y, dependiendo del campo científico en particular, puede requerir que la prueba o experimento sea falsable.
Los resultados de un experimento llevado a cabo por un investigador o grupo de investigación particular son evaluados generalmente por otros investigadores independientes reproduciendo el experimento original. Repiten el mismo experimento por sí mismos, basándose en la descripción del experimento original, y comprueban si su experimento arroja similares resultados a los comunicados por el grupo original. Se dice que los valores resultantes son conmensurables si se obtienen (en distintos procesos experimentales) de acuerdo con los mismos procedimientos experimentales descritos y reproducibles.
De forma particular, en metrologia se denomina reproducibilidad a la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones a lo largo de periodos dilatados de tiempo. Esta cualidad debe evaluarse a largo plazo. Ésta es la gran diferencia con precisión que debe, en cambio, ser evaluada a corto plazo.
K2 : es una constante que depende del número de operadores y proporciona un intervalo de confianza del 99% para estas características.
xD : es la diferencia entre el promedio mayor y promedio menor de los operadores.
n : es el número de ensayos por operador.
r : es el número de partes medidas.
T : es la tolerancia de la característica medida, en estecaso del equipo ensayado
Notas: Los valores de K2 se encuentran en la Tabla 1 ysi el valor dentro de la raíz es un número negativo, elvalor de la reproducibilidad se considera como cero.
CLASIFICACION DE METROLOGIAMetrologia cientificaEl objeto de estudio de la llamada metrologia cientifica es el desarrollo y mantenimiento de patrones primarios nacionales e/o internacionales que permitan sostener todas las actividades metrologicas. La metrologia cientifica se desarrolla generalmente en institutos o laboratorios oficiales de los distintos paises del mundo llamados institutos Nacionales de metrologia, responsables de realizar y mantener los patrones nacionales de medida en cada pais
Metrologia LegalEsta rama se ocupa de asegurar las mediciones relacionadas con la ley, el comercio, la proteccion del consumidor y el medio ambiente.
Cuando cargamos 20 litros de nafta ¿como sabemos que nos venden realmente 20 litros y no 18?; cuando compramos un paquete de azuzar de 1 kg ¿como sabemos que nos dan realmente un kilogramo?; cuando pagamos una factura del gas o la electricidad ¿como sabemos que el volumen del gas o la energia que nos facturan es realmente al consumida?
En este aspecto, el estado debe proteger al consumidor debido a que no posee medios tecnicos para comprobar si las mediciones estan bien realizadas
Metrologia IndustrialSe ocupa de asegurar las mediciones necesarias para la fabricación de productos con la mejor calidad y con las normas requeridas. Las industrias hacen lo posbile para controlar, asegurar y mejorar la calidad de sus productos. Para esto se deben realizar mediciones sobre las materias priimas los procesos y condiciones de fabricación y lso productos terminados. La calidad de un producto nunca puede ser mejor que la calidad de las mediciones realizadas para fabricarlo. Estas mediciones pueden ser necesarias para garantizar que los productos fabricados esten en conformidad con ormas o especificaciones de calidad, o para el control de los procesos de fabricación, o bien para el dise;o de los productos.
VERNIER
El nonio o vernier es una segunda escala auxiliar que tienen algunos instrumentos de medición, que permite apreciar una medición con mayor precisión al complementar las divisiones de la regla o escala principal del instrumento de medida.
El sistema consiste en una regla sobre la que se han grabado una serie de divisiones según el sistema de unidades empleado, y una corredera o carro móvil, con un fiel o punto de medida, que se mueve a lo largo de la regla.
En una escala de medida, podemos apreciar hasta su unidad de división más pequeña, siendo esta la apreciación con la que se puede dar la medición; es fácil percatarse que entre una división y la siguiente hay más medidas, que unas veces está más próxima a la primera de ellas y otras a la siguiente.
Para poder apreciar distintos valores entre dos divisiones consecutivas, se ideó una segunda escala que se denomina nonio o vernier, grabada sobre la corredera y cuyo punto cero es el fiel de referencia. El nonio o vernier es esta segunda escala, no el instrumento de medida o el tipo de medida a realizar, tanto si es una medición lineal, angular, o de otra naturaleza, y sea cual fuere la unidad de medida. Esto es, si empleamos una regla para hacer una medida, solo podemos apreciar hasta la división más pequeña de esta regla; si además disponemos de una segunda escala, llamada nonio o vernier, podemos distinguir valores más pequeños.
El nonio o escala vernier toma un fragmento de la regla –que en el sistema decimal es un múltiplo de diez menos uno: 9, 19, etc.– y lo divide en un número más de divisiones: 10, 20,... En la figura se toman 9 divisiones de la regla y la dividen en diez partes iguales; es el caso más sencillo, de tal modo que cada una de estas divisiones sea de 0,9 unidades de la regla. Esto hace que si la división cero del nonio coincide con la división cero de la regla, la distancia entre la primera división de la regla y la primera del nonio sea de 0,1; que entre la segunda división de la regla y la segunda del nonio haya una diferencia de 0,2; y así, sucesivamente, de forma que entre la décima división de la regla y la décima del nonio haya 1,0, es decir: la décima división del nonio coincide con la novena de la regla, según se ha dicho en la forma de construcción del nonio. Esto hace que en todos los casos en los que el punto 0 del nonio coincide con una división de la regla el punto diez del nonio también lo hace.
Cuando la división uno del nonio coincide con una división de la regla, el fiel está separado 0,1 adelante. De modo general, el fiel indica el número entero de divisiones de la regla, y el nonio indica su posición entre dos divisiones sucesivas de la regla.
MICROMETROMicrómetro: (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento que sirve para medir con alta precisión (del orden de una micra, equivalente a 10 − 6 metros) las dimensiones de un objeto. Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado es su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento. El Micrómetro se clasifica de la siguiente manera:
• Micrómetro de exteriores: son instrumentos de medida capaces de medir el exterior de piezas en centésimas. Poseen contactos de metal duro rectificados y lapeados. Ejercen sobre la pieza a medir una presión media entre 5 y 10 N, poseen un freno para no dañar la pieza y el medidor si apretamos demasiado al medir.
• Micrómetro digital con precisión de 1 milésima: son exactamente iguales a los anteriores, pero tienen la particularidad de realizar mediciones de hasta 1 milésima de precisión y son digitales, a diferencia de los anteriores que son analógicos.
• Micrómetro exterior con contacto de platillos: de igual aspecto que los anteriores, pero posee unos platillos en sus contactos para mejor agarre y para la medición de dientes de coronas u hojas de sierra circulares.
• Micrómetro de exteriores de arco profundo: tiene la particularidad de que tiene su arco de mayor longitud que los anteriores, para poder realizar mediciones en placas o sitios de difícil acceso.
• Micrómetro de profundidades: éste tipo de micrómetros se parece mucho al calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de realizar mediciones en centésimas.
• Micrómetro de interiores HOLTEST: tipo de micrómetro que mide interiores basándose en tres puntos de apoyo. En el estuche se contienen galgas para comprobar la exactitud de las mediciones.
ESCALIMETROUn escalímetro (denominado algunas veces escala de arquitecto) es una regla especial cuya sección transversal tiene forma prismática con el objeto de contener diferentes escalas en la misma regla. Se emplea frecuentemente para medir en dibujos que contienen diversas escalas. En su borde contiene un rango con escalas calibradas y basta con girar sobre su eje longitudinal para ver la escala apropiada.
Los escalímetros planos contienen dos escalas que suelen ser:
n 1:1 / 1:100
n 1:5 / 1:50
n 1:20 / 1:200
n 1:1250 / 1:2500
Reloj comparador: es un instrumento que permite realizar comparaciones de medición entre dos objetos. También tiene aplicaciones de alineación de objetos en maquinarias. Necesita de un soporte con pie magnético.
Visualizadores con entrada DIGIMATIC: es un instrumento que tiene la capacidad de mostrar digitalmente la medición de un instrumento analógico.
Verificador de interiores: instrumento que sirve para tomar medidas de agujeros y compararlas de una pieza a otra. Posee un reloj comparador para mayor precisión y piezas intercambiables.
Gramil, o calibre de altitud: es un instrumento capaz de realizar mediciones en altura verticalmente, y realizar señalizaciones y paralelas en piezas.
Goniómetro universal: es un instrumento que mide el ángulo formado por dos visuales, cifrando el resultado. Dicho ángulo podrá estar situado en un plano horizontal y se denominará “ángulo azimutal”; o en un plano vertical, denominándose “ángulo cenital” si el lado origen de graduación es la línea cenit-nadir del punto de estación; o “ángulo de altura” si dicho lado es la línea horizontal del plano vertical indicado que pasa por el punto de vista o de puntería.
Nivel de agua: es un instrumento de medición utilizado para determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento. Es un instrumento muy útil para la construcción en general y para la industria. El principio de éste instrumento está en un pequeño tubo transparente (cristal o plástico) el cual está lleno de líquido con una burbuja en su interior. La burbuja es de tamaño inferior a la distancias entre las 2 marcas. Si la burbuja se encuentra entre las 2 marcas, el instrumento indica un nivel exacto, que puede ser horizontal o vertical.
Tacómetro: es un instrumento capaz de contar el número de revoluciones de un eje por unidad de tiempo.
Voltímetro: instrumento para medir la diferencia de potencial entre dos puntos.
Amperímetro: intrumento para medir la intensidad de corriente que circula por una rama de un circuito eléctrico.
Polímetro: instrumento capaz de medir diferentes medidas electricas como la tensión, resistencia e intensidad de corriente normal que hay en un circuito, además de algunas funciones más que tenga el instrumento, dependiendo del fabricante.
Estroboscopio manual: es un elemento capaz de contar revoluciones y vibraciones de una maquinaria, sin tener contacto físico, a través del campo de acción que ésta genera.
Galgas para roscas y espesores: son reglas comparación para ver que el tipo de rosca de una tornillo o el espesor de un elemento. La galga de rosca puede ser de rosca Métrica o Whitworth.
Balanza electrónica: instrumento que es capaz de medir el peso de un determinado elemento. Las hay de distintos tamaños y de distintos rangos de apreciación de pesos.
Calibres Tapones cilíndricos: son elementos que sirven para comprobar el diámetro de agujeros y comprobar que se adaptan a lo que necesitamos, para respetar las tolerancias de equipo, se someten a la condición de pasa/no pasa y tienen el uso contrario al calibre de herradura.
Calibres de herradura: sirve para medir el diámetro exterior de piezas con la condición de pasa/no pasa. Tiene el uso contrario de los tampones cilíndricos.
Calibre de rosca: son instrumentos que nos permiten medir la rosca tanto de un macho como de una hembra, sometidos a la condición de pasa/no pasa.
Lupa: es un instrumento de inspección que nos permite ver objetos y características que nos es imposible ver a simple vista. Consigue aumentar lo que estamos viendo, el aumento depende de la graduación óptica del instrumento.
Microscopio estereoscopio: instrumento de visualización que nos permite ver aspectos o características de objetos con una visión microscópica, y con los dos ojos simultáneamente.
Proyector de perfiles: instrumento que permite ampliar con un factor conocido, una pieza y poder observar su estructura más pequeña mediante la reflexión de su sombra.
Termómetro infrarrojo: instrumento que permite realizar mediciones de temperatura en el lugar donde apunta su haz de infrarrojos, se usa para conocer la temperatura de lugares de difícil acceso o de mucha altura.
Medidor de rugosidad, o rugosímetro: es un instrumento que mediante ondas es capaz de medir la rugosidad de la superficie de un objeto, sin necesidad de contacto ni de ampliación visual de la superficie del objeto.
REFERENCIAS
http://es.wikipedia.org/wiki/Metrolog%C3%ADa
www.quiminet.com.mx
http://es.wikipedia.org/wiki/Vernier
http://es.wikipedia.org/wiki/Escalimetro
http://es.wikipedia.org/wiki/Reproducibilidad
