-CENAM-VC-20060831-Notas

MEDICIONES CONFIABLES EN LA PRCTICA DE LA INGENIERARubn J. Lazos Martnez

Trabajo realizado por el Centro Nacional de MetrologaEl Marqus, Qro., Mxico, 31 de agosto de 2006.VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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IMPORTANTE Este material ha sido elaborado por el Centro Nacional de Metrologa con recursos del gobierno mexicano, por lo que solamente est permitida la reproduccin del documento sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente: Rubn J. Lazos-Martnez, Centro Nacional de Metrologa, El Marqus, Qro., Mxico, agosto de 2006.

En mi prctica profesional

Qu tengo que hacer para que una medicin sea confiable? Qu beneficios obtengo al medir bien?

VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Las mediciones son de indiscutible importancia en ingeniera. La prctica profesional de esta disciplina demanda el manejo de algunos conceptos bsicos de metrologa, los cuales deben formar parte del cmulo de conocimientos que los egresados deben adquirir y practicar durante su formacin profesional. El Centro Nacional de Metrologa (CENAM) desea compartir sus experiencias con los estudiantes de ingeniera prximos a completar su formacin, y con ello promover una mejor cultura de las mediciones en el pas.

PROPSITOS

Repasar algunos conceptos bsicos sobre mediciones y procesos de medicin error

repetibilidad y reproducibilidad patrn de medicin calibracin trazabilidad e incertidumbre de la medicin

Indicar algunas caractersticas de la infraestructura en el pas para obtener mediciones confiables Ilustrar algunas aplicaciones de la metrologa en el ejercicio profesional de los ingenieros.


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INGENIEROS TRABAJANDO


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Los ingenieros personas que se dedican al aprovechamiento prctico del conocimiento cientfico constituyen uno de los gremios siempre presentes en la historia de la humanidad. Su trabajo se apoya en mediciones, independientemente de su especialidad: construccin de edificios; diseo y construccin de herramientas, barcos, artefactos para la agricultura, transbordadores, aplicaciones a la medicina, comunicaciones, etc.

QU HACE UN INGENIERO?

DISEA

FABRICA

compara innova adapta calcula estima planea implementa capacita calcula estima supervisa ajusta inspecciona compara supervisa ajusta

TOMA DECISIONES

con base en

MEDICIONES CONFIABLES

EVALA


5

El alcance de las actividades de un ingeniero es muy vasto, pero se puede decir que incluye el diseo, la fabricacin y la evaluacin de productos (inclusive servicios), actividades que admiten desgloses adicionales en los cuales se encuentran muy probablemente las labores particulares que usualmente desempea. En todo caso, un ingeniero TOMA DECISIONES, lo cual puede llevarse a cabo a partir de argumentos emocionales, por imitacin, intuitivos, u otros de naturaleza subjetiva; o bien bajo consideraciones objetivas como los resultados de mediciones. An cuando medir no se percibe usualmente como una actividad compleja, es indispensable atender apropiadamente el proceso de medicin para que sus resultados sean confiables, en el sentido en que reflejen realmente aquello que se quiere medir y que puedan ser reproducidos, con las correcciones pertinentes, en condiciones distintas a las prevalecientes al tiempo de la medicin. Las mediciones que usa un ingeniero deben ser confiables; de otro modo su uso puede dar lugar a decisiones equivocadas. Las mediciones confiables deben tener necesariamente integradas consideraciones metrolgicas como su incertidumbre y su trazabilidad.

SISTEMA PRODUCTIVO

16,15 mm

PLANEACIN

16,15 mm

PRODUCCIN AJUSTE

SISTEMA

VERIFICACIN

16,15 mm

16,15 mm

1

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5

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6

Las mediciones en un sistema productivo permiten que se mantenga vigente el propsito para el cual fue establecido. El ciclo PHVA planear, hacer, verificar y ajustar- es una de las muchas expresiones de este concepto. La consecuencia de la falta de mediciones es la degradacin del sistema.

EXPRESIN DE LAS MEDIDAS

unidadmagnitud particular, definida y adoptada por convenio,con la cual son comparadas otras magnitudes del mismo tipo para expresar la cantidad relativa a esa magnitud

## nmero

unidadsmbolo

5 kg 8,9 THz

25,8 L

8,7 x 10-6 V 6,35 cd

4,672 ns 2,26 MW

1,2 Pa 0,003 K 23 mA

Refs: NOM-008-SCFI El Sistema Internacional de Unidades, CENAMVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Segn el Diccionario de la Real Academia Espaola, medir es comparar una cantidad con su respectiva unidad, con el fin de averiguar cuntas veces la segunda est contenida en la primera. Por tanto, el resultado de una medicin debe contener por lo menos un nmero y la indicacin de la unidad que se toma como referencia. El trmino unidad est definido como se muestra en la diapositiva segn la referencia International vocabulary of basic and general terms in metrology. BIPM. (VIM) Su equivalente en Mxico es la norma mexicana NMX-Z-055-IMNC. A menos que se indique de otra manera, las definiciones en este trabajo son las establecidas en esta referencia. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas, BIPM por sus siglas en francs, http://www.bipm.fr/- es el organismo, establecido por la comunidad internacional, responsable de coordinar el uso de las unidades de medida que actualmente constituyen el Sistema Internacional de Unidades (SI). Los smbolos para representar las unidades han sido convenidos de la misma manera en que se lo han sido las propias unidades. En Mxico, el SI es parte del Sistema General de Unidades de Medida, de acuerdo a lo establecido en la norma oficial NOM-008-SCFI Sistema General de Unidades de Medida. Otra referencia es El Sistema Internacional de Unidades, CENAM, disponible en http://www.cenam.mx/publicaciones/gratuitas/. Con la finalidad de hacer prctico el uso de las unidades, se emplean prefijos para denotar mltiplos y submltiplos decimales de las unidades; pueden consultarse tambin en las referencias bibliogrficas mencionadas.

EVOLUCIN DEL METRO

198312a. Conferencia de Pesas y Medidas

longitud recorrida por la luz en el vaco en un lapso de 1/299 792 458 s 1 650 763,73 veces la longitud de onda de la radiacin naranja correspondiente a la transicin entre los niveles 2p10 and 5d5 del tomo de Kr86 distancia entre las marcas del prototipo internacional

196011a. Conferencia de Pesas y Medidas

1889Comisin internacional de pesas y medidas

1791Academia de Ciencias francesa

1/10 000 000 de la longitud del cuadrante del meridiano que pasa por Dunkerque y BarcelonaJ. B. Delambre


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A manera de ejemplo, la evolucin de la definicin y la realizacin del metro es ilustrativa. Uno de los grandes mritos de los cientficos franceses de finales del siglo XVIII es usar una definicin de la unidad de longitud en trminos de magnitudes que no estuvieran sujetas a modificaciones por el hombre, y que fuese universal en el sentido de ser accesible por cualquier interesado, independientemente de su nacionalidad u otras especificidades. Debieron pasar varios aos para que Mechain y Delambr pudieran llevar a la prctica la realizacin de esa definicin del metro, y dcadas para que fuera adoptada como unidad de longitud por la comunidad internacional mediante el prototipo internacional-. En 1960 fue modificada la definicin para aprovechar la mejor estabilidad, reproducibilidad y facilidad de uso de los fenmenos atmicos. Relativamente rpido, se encontr una nueva definicin en trminos de la velocidad de la luz en el vaco, una constante fundamental de la naturaleza.

UNIDADES DE MEDIDACantidad de Temperatura Masa Tiempo Cantidad de Temperatura Tiempo Masa Sustancia kelvin kilogramo segundo Sustancia kelvin segundo kilogramo mol K kg s Intensidad mol K s Corriente kg Longitud Intensidad Corriente Longitud luminosa luminosa elctrica metro elctrica metro candela candela ampere m ampere m cd cd A Aconductividad conductividad trmica trmica W/(K m) W/(K m) flujo radiante flujo radiante W W Fraccin Fraccin mol/mol mol/mol Molalidad Molalidad mol/kg mol/kgSr Concentracin Sr Concentracin mol/m3 mol/m3

UNIDADES DE BASE DEL SI

UNIDADES DERIVADAS DEL SI

aceleracin aceleracin m/s2 m/s2 fuerza fuerza newton newton N N energa energa joule joule J J flujo flujo 3 m3/s m /s frecuencia frecuencia hertz hertz Hz Hz potencia potencia watt watt W W

presin presin pascal pascal Pa Pa

carga elctrica carga elctrica coulomb coulomb C C

radiancia radiancia W/(m2 Sr nm) W/(m2 Sr nm)

MULTIPLICADOR VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006 DIVISOR

http://www.cenam.mx/patrones.asp 9

El Sistema Internacional de Unidades (SI) establece siete unidades de base indicadas en la diapositiva, de las cuales se obtienen las llamadas unidades derivadas. Cabe mencionar que la seleccin de las unidades de base fue tambin una convencin. No existe alguna razn cientfica que las haga singulares. La evolucin de la ciencia apunta a nuevas definiciones de unidades, y posiblemente a un nuevo conjunto de unidades de base, en trminos de constantes fundamentales. Sin embargo, en algunos casos, por ejemplo dureza, la definicin de la unidad SI correspondiente an est en proceso. En Mxico el CENAM tiene la responsabilidad de establecer patrones de medida que realicen las unidades. A la fecha ha desarrollado 63 patrones. El Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) tiene a su cargo los patrones relacionados con radiaciones ionizantes. La descripcin de los patrones http://www.cenam.mx/patrones.asp. nacionales puede consultarse en

MEDIR ES UN PROBLEMA?

16,24 +0 mm -0,08

1

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El resultado de la actividad de medir no parece ser complicado. Se distinguen dos elementos que lo componen: una unidad y una cuantificacin de la relacin entre la unidad y la cantidad sujeta a medicin. El instrumento de medicin es el medio con el cual se compara la cantidad con la unidad, o se determina el valor de la magnitud. Existen situaciones en las que el resultado de la medida implica tanto el uso de instrumentos de medida como la aplicacin de un mtodo determinado, en cuyo caso los conceptos que se tratan en este trabajo son igualmente aplicables.

ALGUNOS CONCEPTOS DE METROLOGA valor indicacin verdadero del medidor errorX

X

repetibilidadVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

X11

La actividad de medir conlleva inherentemente cierta falta de informacin. Los elementos con los cuales se realiza la medicin estn sujetos a innumerables efectos que impiden tener certeza absoluta sobre los resultados de la medicin. Por tanto, no puede asegurarse el conocimiento del valor verdadero. Sin embargo, por razones prcticas frecuentemente se acuerda un valor convencionalmente verdadero. Con este valor convencionalmente verdadero como referencia, es posible referirse al error de una indicacin. Dadas las condiciones variables a las que estn sujetos los elementos que intervienen en la medicin, se obtienen diferencias entre ellas al repetir la misma bajo situaciones aparentemente idnticas. La repetibilidad, de acuerdo a su definicin, es : Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mensurando, con las mediciones realizadas con la aplicacin de la totalidad de las siguientes condiciones: mismo procedimiento de medicin, mismo observador, mismo instrumento, mismo lugar, mismas condiciones de uso, repeticin en un periodo corto de tiempo. El mensurando es la magnitud sujeta a medicin.

ALGUNOS CONCEPTOS DE METROLOGA

instrumento B reproducibilidad error

instrumento AX

mejor estimado

X

incertidumbre


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Cuando hay cambios intencionados en los elementos que intervienen en la medicin, ocurren variaciones adicionales. La variacin debida a estos cambios es considerada por la reproducibilidad definida como la Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones del mismo mensurando, con las mediciones realizadas haciendo variar las condiciones de medicin tales como: - principio de medicin, - mtodo de medicin, - observador, - instrumento, - patrn de referencia, - lugar, - condiciones de uso, - tiempo. Finalmente la incertidumbre considera todas las causas de variacin.

ERROR E INCERTIDUMBRE

ERROR de medicin El resultado numrico de una medicin menos un valor verdadero del mensurando.Implica un valor tomado como referencia.

INCERTIDUMBRE de medicin Parmetro asociado al resultado de una medicin que caracteriza la dispersin de los valores que podran razonablemente ser atribuidos al mensurando.

Puede corregirse.

Puede reducirse.

Se estima a partir de promedios.VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

Se estima a partir de parmetros de dispersin.13

Son notables las diferencias entre los conceptos de error e incertidumbre. Una de stas consiste en que el error puede llevarse a cero, en tanto que es imposibile hacerlo con la incertidumbre.

EXPRESIN DE UNA MEDIDA

expresin de una medida:

##

unidadunidad

(promedio error) incertidumbrede lecturas


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Las medidas entonces se expresan incluyendo : a. el promedio de las lecturas corregido por el error ocurrido; b. una estimacin numrica de la incertidumbre de la medicin; y, c. la indicacin de la unidad de medida que corresponda.

CAUSAS DE LA INCERTIDUMBREIMPERFECCIONES EN:

definicin del mensurando mensurando

acoplamiento del instrumento con el medio magnitudes de influencia

instrumento de medida sensorprocesador de la seal

indicador

caractersticas del instrumento condiciones en la medicinVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

lectura Otras desconocidas ...15

calibracin

Segn W. Kessel, investigador del instituo alemn de metrologa, la incertidumbre de la medicin es una declaracin de ignoracia fsica. Tiene sus causas en la imperfeccin de los elementos que intervienen en la medicin. Como ejemplos, la definicin imperfecta del mensurando magnitud sujeta a medicin- contribuye a la incertidumbre de los resultados; las limitaciones del instrumento para mostrar toda la informacin que recaba contribuye tambin a la incertidumbre; etc.

MEDICIONES EN LA REALIDAD X4 X4magnitudes de entrada

X5 X5

X1 X1 X2 X2 X3 X3

SISTEMA DE MEDICIN

y U Yestimado del mensurando

efectos desconocidos


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La variacin en los elementos que causan la incertidumbre puede deberse a la falta de control, en el mejor de los casos, o la falta de conocimiento suficiente de todos los detalles que pueden influir sobre el proceso de medicin. Ms an, no es posible incorporar todos los efectos para describir con certeza absoluta el valor del mensurando. Por tanto, los resultados de las mediciones tienen que describirse usando la estadstica. La cuantificacin de la incertidumbre de medida en trminos de la varianza reconoce que los resultados de mediciones son de naturaleza estadstica.

MEDICIONES EN LA REALIDAD X4 X4magnitudes de entrada

X5 X5

X1 X1 X2 X2 X3 X3

estimado del measurando

SISTEMA DE MEDICIN

y U Y

efectos desconocidosLa expresin de la medida resulta de una combinacin de DISTRIBUCIONESVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Una descripcin estadstica incluye los promedios de las lecturas de las magnitudes que influyen en la medicin, la varianza o la desviacin estndarde tales lecturas, y en general informacin sobre la funcin de densidad distribucin de probabilidad -o sobre la funcin de distribucin de probabilidadasociada a cada una de tales magnitudes. Adicionalmente, es necesario desarrollar o aplicar un modelo de la medicin para combinar apropiadamente los efectos de las distintas magnitudes en el mensurando. El proceso aceptado para estimar la incertidumbre de las medidas se encuentra en Guide to the expression of the uncertainty in measurement, BIPM, cuyo equivalente en Mxico es la norma NMX-CH-140-IMNC-2001 Gua para la expresin de la incertidumbre en los resultados de las mediciones.

PILARES DE LAS MEDICIONES

MEDICIN MEDICI E Q U I P O S P E R S O N A L M T O D O S


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El resultado de una medicin depende de tres elementos fundamentales: equipos e instalaciones, mtodos y procedimientos, y personal. Una medida no puede ser confiable si alguno de estos elementos no est presente de manera apropiada. La trazabilidad, y con ella la incertidumbre de las mediciones, requiere necesariamente de la disponibilidad de equipos e instalaciones adecuadas al propsito de la medida; la aplicacin de los mtodos y procedimientos apropiados; y, sobre todo, del concurso de personal competente, con habilidades y conocimientos que le permitan evaluar los resultados que obtenga, y no slo estar limitado a aplicar tcnicas conocidas. Los valores ticos del personal deben ser slidamente comprometidos en las tareas de medicin, para las cuales muy frecuentemente el usuario no tiene la posibilidad de hacer verificaciones adicionales.

PATRONES Y CALIBRACIN

Patrn:Medida materializada, aparato de medicin o sistema de medicin destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad, o uno o varios valores conocidos de una magnitud,

para servir de referencia. Calibracin:Conjunto de operaciones que establecen bajo condiciones especificadas, la relacin entre los valores indicados por un aparato o sistema de medicin o los valores representados por una medida materializada y los valores correspondientes de la magnitud realizada por los patrones.VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Un patrn de medicin es una referencia de la unidad de medida, que se haya convenido en usar. Puede notarse que un patrn puede tomar varias formas, por ejemplo, una pesa calibrada, un bloque patrn calibrado y un material de referencia certificado son medidas materializadas de las unidades respectivas; una balanza y un termmetro calibrados son aparatos que tambin pueden servir como patrones. La calibracin es la actividad por la cual se disemina la unidad desde su origen definitorio hasta las mediciones necesarias en el lugar de produccin. Debe notarse que la calibracin consiste en encontrar la relacin entre las indicaciones del instrumento y los valores del patrn. No implica formalmente hacer ajuste alguno, aunque es conveniente realizar los ajustes en los instrumentos al momento de calibrarlos con el propsito de facilitar su uso.

TRAZABILIDAD

Propiedad del resultado de una medicin o de valor de un patrn, patr tal que ste pueda ser relacionada a referencias determinadas, , generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas incertidumbres determinadas. eterminadas.20


La trazabilidad de una medida permite diseminar la referencia determinada, que de hecho define la unidad de medida que se ha convenido, y con ello permite que los resultados de mediciones de la misma magnitud sean comparables. Los eslabones de la cadena ininterrumpida de comparaciones estn constituidos de calibraciones o mediciones, por lo cual tienen incertidumbres de medicin asociadas. Cabe sealar que los valores de las incertidumbres aumentan en la medida que el eslabn se aleja ms de la referencia determinada, origen de la cadena. El otro extremo de la cadena se encuentra en la medicin que realiza el usuario. Al comparar dos medidas, se consideran: a. la diferencia de sus mejores estimados representados por sus promedios corregidos por los errores pertinentes- y b. la incertidumbre de cada medicin, y se aplican criterios estadsticos de equivalencia.

TRAZABILIDAD UNIDAD

BIPMOTROS INSTITUTOS NACIONALES DE METROLOGA

PATRN NACIONAL

LABORATORIO SECUNDARIO

PATRN DE REFERENCIA

PATRN DE REFERENCIA

INDUSTRIA COMERCIO

INSTRUMENTO MEDICIONES EN PISO

incertidumbreVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Los resultados de medicin y los valores de los patrones se integran en una cadena llamada cadena de trazabilidad- que va desde una referencia, como los patrones nacionales hasta la medicin en piso. Las flechas que unen los patrones y las mediciones en piso representan las calibraciones correspondientes. Se observa que an cuando est indicada la UNIDAD, la relacin con el patrn nacional no se establece mediante una calibracin, salvo en el caso de la masa. Por otro lado, los patrones nacionales se comparan sistemticamente con patrones de otros pases, con la coordinacin de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, cuyo portal se encuentra en http://www.bipm.fr/ . Debe notarse que intervienen varios actores en la cadena, un instituto nacional de metrologa el CENAM o el ININ en Mxico-, laboratorios de calibracin en este caso denominados secundarios, y los usuarios finales, entre los cuales puede estar la industria, el comercio, las autoridades, etc. Cabe hacer notar que los laboratorios secundarios de calibracin pueden mejorar la confianza en sus resultados mediante su acreditacin, que implica la obtencin del reconocimiento formal de su competencia por un tercero.

EL METRO

Definicin longitud recorrida por la luz en el vaco en un lapso de 1/299 792 458 s

Realizacin: lser estabilizado en frecuencia por medio de espectroscopia saturada de la molcula de yodo 127I2 operando a una longitud de onda de = 632, 991 398 22 nmIncertidumbre expandida: 5 x 10 -11 (para un factor de cobertura k= 2)VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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La unidad de longitud, el metro, se lleva a la prctica se realiza- mediante un lser estabilizado en frecuencia como se indica, para lo cual se sigue un conjunto de recomendaciones emitidas por el BIPM.

TRAZABILIDAD DE MEDICIONES DE LONGITUDU = 5 x 10-11 m

Lser estabilizado en frecuencia U 1,0 x 10-10 m

Bloques patrn grado 1 U 2,1 x 10-7 m

Instrumentos de medicin U 2,0 x 10-5 m

Bloques patrn grado 00 / K U 4,5 x 10-8 mVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

Medicin del producto U 3,0 x 10-5 m

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Como ejemplo, se muestran los componentes de la cadena de trazabilidad de las mediciones de longitud en Mxico. Debe notarse los valores crecientes de las incertidumbres de las mediciones conforme se alejan del origen de la trazabilidad, en este caso el patrn nacional de longitud.

TRAZABILIDAD DE LAS MEDICIONES DE MASAPrototipo internacionalu= 01 kg

Sistema de monitoreo k90

k21 Patrn nacional(Pt-Ir)

u = 2,3 x 10-9 Patrones de transferencia 1 kg(acero inoxidable)

1 kg + 68 g u

u = 1 x 10-8 Patrones de referencia 1 kg(acero inoxidable)

u = 1,2 x 10-8 Patrones de trabajo

Submltiplos de 1 kgJuego de pesas patrn 1 mg a 500 g (aluminio, plata-nquel y acero inoxidable) 2,5 x 10-4 u 4,2 x 10-8 Patrn

Mltiplos de 1 kgJuego de pesas 2 kg a 1 000 kg (acero inoxidable) 4,2 x 10-8 u 1 x 10-6

1 kg (acero inoxidable) u = 2 x 10-8

Laboratorios secundarios e industriales500 g a 1 mg

8,3 x 10-8 u 5 x 10-5VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

1 kg

2 kg a 1 000 kg

u = 8,3 x 10-8

8,3 x 10-8 u 2,5 x 10-6

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La figura muestra la cadena de trazabilidad de las medidas de masa en Mxico. Se inicia con la masa del prototipo internacional, que por definicin tiene una masa de 1 kg con incertidumbre cero-, esto es, define la unidad de masa, y se disemina mediante rplicas asignadas a los institutos de metrologa en el mundo. El CENAM tiene bajo su resguardo la copia denominada K21, la cual ha sido designada como patrn nacional de masa. En la ltima comparacin del K21 con el prototipo internacional se determin que existe una diferencia de 68 g, y la incertidumbre de esta medida es de 2,3 g.

UNIDADES DE BASE DEL SI kg smasa del prototipo internacional del kilogramo. duracin de 9 192 631 770 periodos de la radiacin correspondiente a la transicin entre los dos niveles hiperfinos del tomo de cesio 133. intensidad de una corriente constante que mantenida entre dos conductores paralelos, rectilneos, de longitud infinita, de seccin circular despreciable y colocados en el vaco separados 1 m uno del otro, producir una fuerza de 2x10-7 N/m entre estos conductores. la fraccin 1/273,16 de la temperatura termodinmica del punto triple del agua. intensidad luminosa en una direccin dada de una fuente de radiacin monocromtica de frecuencia 540x1012 Hz y cuya intensidad energtica en esa direccin es de 1/683 W/sr. cantidad de substancia que contiene tantas entidades longitud recorrida por la luz en el vaco en un lapso de 1/299 792 458 s.

A

K cd

mol elementales como existen en 0,012 kg de C mVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Es notable la diferencia conceptual entre la definicin del kilogramo y la del segundo: El prototipo del kilogramo no puede reproducirse idnticamente y slo pocos de los interesados tienen acceso directo al mismo; el segundo es reproducible independientemente de tiempo y lugar, y slo se necesita disponer de cesio 133, del adecuado equipo y del conocimiento suficiente para realizar las medidas. Note que es imposible realizar estrictamente la unidad de corriente elctrica, razn por la que actualmente se buscan sustitutos. Estn en marcha proyectos multinacionales con el propsito de redefinir la unidad de masa en trminos de magnitudes elctricas. A la fecha, la incertidumbre que se ha logrado an es demasiado burda para realizar la sustitucin.

TRAZABILIDADPropicia acuerdos cliente-proveedor UNIDAD

PATRN NACIONAL

PATRN NACIONAL

PATRN DE REFERENCIA PATRN DE TRABAJO PATRN DE REFERENCIA

PATRN DE REFERENCIA INSTRUMENTO MEDICIONES EN PISOVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

PATRN DE REFERENCIA INSTRUMENTO MEDICIONES EN PISO26

Si dos mediciones tienen un origen comn, y los elementos de la cadena son confiables, no es difcil lograr acuerdos entre clientes y proveedores. De modo inverso, la falta de una referencia comn, o la prdida de credibilidad en alguno de los elementos de la cadena de trazabilidad dan lugar a conflictos entre los usuarios de las mediciones al final de la cadena.

TRAZABILIDADPA TR N D ER EF ER EN CIA PA TR N DE INS TR TR AB UM AJ O EN TO SD EM ED ICI NPATR N NA CION AL REFE RENC IA TRAB AJO REFE RENC IA TRAB AJO

GLOBALIDADI N

PATRN NACIONAL

PATRN DE REFERENCIA PATRN DE TRABAJO

PATRN DE REFERENCIA PATRN DE TRABAJO

PATRN DE REFERENCIA

INTERCAMBIABILIDADVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

PATRN DE TRABAJO INSTRUMENTOS DE MEDICIN

La confiabilidad del sistema depende de la fortaleza de sus elementos

Qu tan importante es este concepto para los ingenieros? 27

La trazabilidad de las mediciones es un concepto que cobra importancia en la situacin de globalidad actual. En el intercambio comercial de productos entre individuos, organizaciones o naciones, el ideal es hacer una medicin nica sobre el producto en la cual puedan confiar los involucrados para tomar decisiones.

TRAB AJO INSTRU MENT OS DE MEDI CIN

PATR N DE

PATR N DE

PATR N DE

PATR N DE

REFE RENC IA PATR N DE

REFERENCIA NICA

PATR N DE

PA TR N

PA TR N

PA TR N

DE

PA TR N

DE

TR AB AJ O RE F DE PA TR N ER EN CIA DE RE F TR AB AJ O ER EN CIA NA CIO N AL

PA TR PA N TR NA N CIO PA DE NA T RE R L FE N DE RE NC TR IA AB PA AJ TR O N D P E AT RE R N FE RE DE NC TR IA PA AB TR AJ N O DE RE PA FE TR IN RE N ST NC RU DE IA M TR EN AB TO AJ S O DE

MEDICIONES EQUIVALENTES

M ED IC

N TR PA

N TR PA

N TR PA N TR PA DE DE

L NA CIO IA NA NC RE FE O RE AJ AB TR DE DE

N TR PA

IA NC RE FE O RE AJ AB TR

N TR PA DE N TR PA DE TO EN M RU ST IN IA NC RE FE RE O AJ N AB I IC TR ED M DE S

PARA QU INCERTIDUMBRE EN INGENIERA ?

especificacin inferior

especificacin superior

?incertidumbreespecificacin inferior

?especificacin superior

PARA TOMAR DECISIONES APROPIADAS28


En la prctica de la ingeniera, la toma de decisiones est siempre presente. Considrese como ejemplo la decisin de aceptar o rechazar un producto tomando como criterio el cumplimiento o no de sus especificaciones. Si las mediciones fueran perfectas, si su incertidumbre fuera nula, slo habra dos opciones como resultado de la comparacin con las especificaciones: aceptacin o rechazo. En la realidad debe considerarse la incertidumbre de la medicin al decidir el cumplimiento de la especificacin, con lo cual aparece una tercera opcin en la cual no se tiene informacin suficiente que aseguren el cumplimiento o nocumplimiento con las especificaciones. Esta situacin se presenta cuando el resultado de la medicin se encuentra tan cerca de los valores de la especificacin que la incertidumbre de la medida no permite decidir con certeza: el valor verdadero puede ser cualquiera de los contenidos en la incertidumbre. La solucin cuando ocurre esta tercera opcin depende del caso especfico, y puede consistir en repetir la medida, usar otro instrumento, degradar el producto, etc.

PARA QU INCERTIDUMBRE EN INGENIERA ?

16,15 mm 16,15 mm

1

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11

12

S

CUMPLE? NO S

NO

16,24 mmVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

0,02 mm

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La eficiencia de un sistema productivo depende de que la verificacin de la conformidad con las especificaciones se lleve a cabo confiablemente, incluida la debida consideracin a al incertidumbre de las mediciones como parte del criterio de toma de decisiones de aceptacin rechazo.

INCERTIDUMBRE - COSTO

costoalto costo por no calidadINCERTIDUMBRE ACTUAL(mucho mayor que) INCERTIDUMBRE REQUERIDA

alto costo por operacinINCERTIDUMBRE ACTUAL

(mucho menor que)

INCERTIDUMBRE REQUERIDA

INCERTIDUMBRE ACTUAL(del orden de)

INCERTIDUMBRE REQUERIDAVIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Debe considerarse que el costo incluye no slo el incurrido al efectuar la medicin, sino tambin el de sus consecuencias. En un extremo, cuando la incertidumbre actual es mucho mayor que la requerida, las actividades asociadas a la no calidad como reclamaciones y retrabajos elevan los costos. En el otro, un sistema de medicin con incertidumbre actual demasiado pequea incrementa los costos por la inversin en equipo, instalaciones, capacitacin y operacin del sistema de medicin mismo.

PANORMICA DEL CENAM

Misin Apoyar a los diversos sectores de la sociedad en la satisfaccin de sus necesidades metrolgicas presentes y futuras, con el establecimiento de patrones nacionales de medicin, el desarrollo de materiales de referencia y la diseminacin de sus exactitudes por medio de servicios tecnolgicos de la mas alta calidad, para incrementar la competitividad del pas y contribuir al desarrollo sustentable y mejorar la calidad de vida de la poblacin.VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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El Centro Nacional de Metrologa CENAM- es un organismo descentralizado del gobierno federal coordinado por la Secretara de Economa.

Sus instalaciones estn ubicadas en el km 4,5 de la carretera a Los Cus en el municipio El Marqus del Estado de Quertaro.

EN RESUMEN

Tomar decisiones es una de las principales actividades de un ingeniero en la prctica de su profesin Las mediciones deben ser confiables: repetibles, reproducibles y comparables La trazabilidad de las mediciones hace posible su equivalencia La incertidumbre forma parte de toda medicin Es muy recomendable tomar decisiones con soporte en mediciones, sin olvidar su incertidumbre.VIDEO ema / CENAM / RLazos / Agosto 31, 2006

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Entonces, an cuando el tema de las mediciones ha estado presente en las civilizaciones ms antiguas y en la actualidad ocasionalmente no se le da la debida relevancia, en el CENAM estamos convencidos de que los estudiantes de ingeniera necesitan contar con una slida formacin en mediciones como parte de su capital de conocimientos, que les permita practicar su profesin con altos estndares de desempeo.

Muchas graciasCentro Nacional de MetrologaRubn J. Lazos MartnezTel FAX

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