2 Conceptos Bsicos Metrologia

7/24/2019 2 Conceptos Bsicos Metrologia

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2 CONCEPTOS BSICOS

2.1 DEFINICIN DE METROLOGA

Campo del conocimiento relativo a las medidas, los sistemas de unidades adoptados y

los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Abarca aspectos tericos,experimentales y prcticos.

La metrologa dimensional se encarga de estudiar las tcnicas de medicin que

determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares longitudes y ngulos!.

Los principales campos que abarca la metrologa son"

# Las unidades de medida y sus patrones

# Las mediciones

# Los instrumentos de medicin

2.2 CLASIFICACIN

2.2.1 METROLOGA CIENTFICA

$s la parte de la metrologa que se ocupa de las determinaciones de las constantes

fsicas fundamentales, encontrar las caractersticas, los niveles que definen y %ace

particular un fenmeno.

&ambin busca me'orar sistemas de medicin para lograr un control cada ve( ms

rpido y ms confiable.

2.2.2 METROLOGA LEGAL

Asesora a las empresas buscando aplicar las normas nacionales e

internacionales a todos los procesos de diseo, desarrollo, produccin y

control de productos en general. Adems regulan la legislacin de las pesas

y medidas. En esta rama se encuentra el CCCM.(centro de control de

calidad y metrologia)

2.2 CLASIFICACIN (continuacin!

2.2." METROLOGA IND#STRIAL

E$ta %&t'oo)ia t'ata *& a$ +a'ia,&$ -$ica$ &n )&n&'a.

)eg*n el tipo de industria y la variable que se desee controlar para un proceso especfico

de metrologa industrial se clasifica en"

# +imensional

# eomtrica
http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/


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# -onderal

# $lctrica

# &ermodinmica

# umica

# /tras dependiendo la variable industrial que se mane'e!

2.3 SISTEMA DE UNIDADES

2.3.1 SISTEMA INTERNACIONAL

$l sistema internacional de unidades )0! es el sistema co%erente de unidades adoptado

y recomendado por la Conferencia eneral de -esas y 1edidas C-1!.

EL LENGUAJE UNIVERSAL DE LAS MEDICIONES ES EL SISTEMAINTERNACIONAL DE UNIDADES

2.3 SISTEMA DE UNIDADES (continuacin)

2.".1.1 ALGO DE /ISTORIA

En 17!, a "nales de la #e$olucin %rancesa, la Academia de Cienciasde &ar's por encargo de la Asamblea acional %rancesa presenta laproposicin para crear un sistema nico de medidas.

El *! de mayo de 1+7 se adopt uni$ersalmente el -istema Mtrico/ecimal mediante el tratado denominado la Con$encin del Metro

En 1+7 se crea la Con0erencia eneral de &esas y Medidas, el Comit

y la 2"cina de &esas y Medidas


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En un principio e3istieron $arios sistemas C- , M4-, M4-A, M5-.

En 16+ se selecciona el M4- para estudio y en 16 se establececomo sistema de medicin.

En 1! denomina -istema 8nternacional de 9nidades, a estesistema.

:a Con0erencia eneral de &esas y Medidas, es la m3ima autoridadde la metrolog'a cient'"ca y es la ;ue aprueba las nue$asde"niciones del -8 y recomienda a los pa'ses ;ue lo integren a suslegislaciones.

2.3 SISTEMA DE UNIDADES

ALG#NOS ANTECEDENTES EN COLOMBIA

. $n 2345 se promulga la ley 66 7la unidad de pesas y medidas es un elemento de unidadnacional7

. $l sistema internacional se %ace obligatorio y oficial en Colombia mediante el decreto

8o. 2962 de 23:9 del 1+$

ASPECTOS GENERALES DEL MARCO LEGAL

. $l decreto ;256 de 233; establece entre las funciones de la +ivisin de -roteccin al

Consumidor 7+ivulgar el )istema 0nternacional de


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Medidas, 1++ y 1!1).

El S$un&o(s)

se define como la duracin de 3 23; :62 994 perodos de la radiacin

correspondiente a la transicin entre los dos niveles %iperfinos del

estado base del tomo de cesio 266 26B Conferencia eneral de-esas y 1edidas, 23:9!.

El a%'!(A)

se define como la intensidad de una corriente constante, que

mantenida en dos conductores paralelos, rectilneos, de longitud

infinita, de seccin circular despreciable, colocados a un metro de

distancia entre s en el vaco, producira entre estos conductores una

fuer(a igual a ; 24 >9 neDton por metro de longitud 3B

Conferencia eneral de -esas y 1edidas, 23@!.

El #in (") se define como la fraccin 2?;96,2: de la temperaturatermodinmica del punto triple del agua 26B Conferencia eneral de

-esas y 1edidas, 23:9!.

El %o# (%o#) se define como la cantidad de materia que contiene tantas unidadeselementales como tomos existen en 4,42; Eilogramos de carbono

2; 2; C! 2@B Conferencia eneral de -esas y 1edidas, 2392!.

:a cana(c&)

se define como la intensidad luminosa, en una direccin dada de una

fuente que emite una radiacin monocromtica de frecuencia 5@4 x

24 2; F( y cuya intensidad energtica en esa direccin es de 2?:6

Datt por esterradin 2:B Conferencia eneral de -esas y 1edidas,

2393!.

METRO (co%'#%nto)En su inicio en 17>, sir$i como base ladie?millonsima parte del cuadrante del meridiano terrestre, en 1++ (1=

C&M) se materiali? en una regla de platino iridio, en 1! (11= C&M) sereprodu@o con la longitud de onda del


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nidad de longitud se reali?a

y se disemina por

medio de lseres estabili?ados, lmparas espectrales y patrones

materiali?ados de acuerdo a su de"nicin.

DE*INICI+N DE MASA (co%'#%nto)

-artiendo de la GgraveH de Lavoisier en 2936, la unidad de masa era el GpesoH

de un decmetro c*bico de agua a la temperatura de fusin del %ielo y, despus

se consider a la temperatura de su mxima densidad.

Actualmente la unidad de masa est representada por un cilindro de platino

iridio de dimetro y altura iguales 63 mm!.

$l mundo cientfico %ace esfuer(os para redefinir la unidad de masa en

trminos de constantes universales ya que el Eilogramo es la *nica unidad de

todas las unidades de base del )0 que se reali(a por medio de un patrn

materiali(ado, esto, desde los tiempos de la fundacin del )istema 1trico.


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DE*INICI+N DE TIEM,O (co%'#%nto)

La escala de tiempo de los astrnomos fundamentada en las leyes de lagravitacin universal serva para definir el segundo %asta 23:9, actualmente

esta unidad se define en la escala de tiempo de los fsicos a partir de la

frecuencia de una cierta transicin %iperfina del tomo de cesio 266. $l patrn

atmico de cesio constituye a la ve( la referencia de tiempo y frecuencia.

INTENSIDAD DE CORRIENTE (co%'#%nto)

:a reali?acin prctica de esta de"nicin se logra con

el uso de balan?as de corriente o electrodinammetros,

sin embargo, como la medicin de la 0uer?a e@ercida

mutuamente por una corriente ;ue circula en ellos es

di0'cil, la incertidumbre asociada a este mtodo es alta.

En la prctica la unidad de corriente elctrica se

reali?a a partir de patrones materiali?ados de tensin y

resistencia.

2.".1.2 #NIDADES F#NDAMENTALES (continuacin!


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tabla Ma$nitu&- no%/!- 0 -%/o#o- & #a- uni&a&- SI& /a-

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente elctrica amperio A

Temperaturatermodinmica

kelvin K

Intensidad luminosa candela Cd

Cantidad de sustancia Mol Mol

2.3 SISTEMAS DE UNIDADES

2.3.1.3 UNIDADES DERIVADAS

Estas unidades se 0orman por combinaciones simples

de las unidades del -8 de base y de acuerdo con las leyesde la 0'sica

:a siguiente tabla muestra algunos e@emplos de unidades deri$adas

MAGNITUD NOMBRE DE UNIDAD !IMBO"O

!U#ER$ICIE Metro cuadrado m%

&O"UMEN Metro c'(ico m)

&E"OCIDAD Metro por segundo m*s

ACE"ERACION Metro por segundo cuadrado m*s%

$UER+A Ne,ton -kg.m*s%/ N

DEN!IDAD Kilogramo por metro c'(ico kg*m)

TRABA0O 0ulio -Ne,ton metro/ 0

2.3 SISTEMAS DE UNIDADES


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2.3.1. MLTI,LOS 4 SU5MLTI,LOS

:a siguiente tabla muestra los pre"@os para los mltiplos y submltiplos mas

utili?ados

e1a E 2324

2333333333333333333

peta # 2325 2333333333333333

tera T 2326 2333333333333

giga G23 7

2333333333

mega M 238 2333333

kilo k 239 2333

:ecto : 236 233

deca da 23 23

SUBMLTI!LO S"MBOLO #ALO$ #ALO$

deci d 23;2 3


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A continuacin encuentra 9d. un cuadro con un par de e@ercicios y la

e3plicacin del primero de ellos. &or 0a$or lea, obser$e y entienda el

concepto de los submltiplos del mil'metro. :uego desarrolle los e@ercicios

propuestos

%&%$CICIO mmdcimasde mm

centsimasde mm

milsimasde mm

die'milsimasde mm

()*+,*mm3 6 ? 5 6

-).+/mm 2 9 ? 4 3

3.349mm

4 @

2 5

6 3 2 9

8/&A" -/= IAJ/= C/1-L$&$ LA &AKLA C/8 KA)$ $8 L/) $$1-L/)

E0EMPLO

4,;@5; mm se puede leer de las siguientes maneras"

!,*6* mm *,6* dcimas de mm

*6,* centsimas de mm

*6,* milsimas de mm o micrmetros o sencillamente micras

*6* die?milsimas de mm

E0EMPLO 2

2,6@ mm se puede leer de las siguientes maneras"

1,>6+ mm 1>,6+ dcimas de mm

1>6,+ centsimas de mm

1>6+ milsimas de mm o micrmetros o sencillamente micras

1>6+! die?milsimas de mm

2.".2 SISTEMA INGLS

#NIDADES SISTEMA INGLS
http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/


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El sistema de unidades britnico o ingls aun;ue ya no est considerado por

la 5I,M(ureau 8nternacional des poids ey Mesures), an se usa bastante yes muy 0recuente encontrar elementos mecnicos en pulgadas, pies, roscas

DitBDortB, etc., pues son parte de ma;uinas de origen norteamericano y del

reino unido. &ara ser bre$es y apuntar a lo importante en nuestro curso,

encontrar a continuacin las tablas de con$ersiones de las unidades de

longitud mas pertinentes.

2.3.2.1 CONVERSI+N DE UNIDADES 58SICAS DE LONGITUD

:as unidades bsicas en longitud, ;ue es lo ;ue nos ocupa con la metrolog'a

dimensional, se encuentran en la siguiente tabla con su respecti$a

con$ersin.

Unidad !ulgadas !ies Millas Mil0metros Centimetros metros 1il2metros

#ulgada 2 3


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2.3.2.3 MIL9SIMAS DE ,ULGADA

:a pulgada Babitualmente se di$ide en 0racciones o milsimas de pulgada.la di$isin en milsimas es lo ;ue encuentra a continuacin

2. CARACTER7STICAS DE LOS INTRUMENTOS DE MEDICI+N


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A continuacin encuentra algunas de la caractersticas ms importantes de los

instrumentos de medicin.

Algunos de los trminos utili?ados para describir las caracter'sticas de un

instrumento de medicin son igualmente aplicables a dispositi$os de

medicin, transductores de medicin o a sistemas de medicin.

S&n$i,ii*a*

A continuacin encuentra algunas de la caractersticas ms importantes de los

instrumentos de medicin.

Algunos de los trminos utili(ados para describir las caractersticas de un instrumento

de medicin son igualmente aplicables a dispositivos de medicin, transductores de

medicin o a sistemas de medicin.

S&n$i,ii*a*

Cambio en la respuesta de un instrumento de medicin dividido por el correspondiente

cambio en el estmulo.

Nota: la sensibilidad puede depender del valor del estmulo.

R&$oucin (*& un *i$3o$iti+o in*ica*o'!

1enor diferencia entre indicaciones de un dispositivo indicador que puede ser

distinguida significativamente.

Notas

2 -ara un dispositivo indicador digital, es el cambio en la indicacin cuando el dgito

menos significativo cambia en un paso.

4ona %u&'ta

1ximo intervalo a travs del cual un estmulo pude cambiar en ambas direcciones sin

producir

cambios en la respuesta del instrumento de medicin.

Notas

2 La (ona muerta puede depender de la velocidad de cambio

; La (ona muerta, en ocasiones, se %ace deliberadamente grande para prevenir el

cambio en la

respuesta a pequeMos cambios en el estmulo.

N


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E$ta,ii*a*

Aptitud de un instrumento de medicin para mantener constante en el tiempo sus

caractersticas metrolgicas.

Notas

2 Cuando la estabilidad es considerada con respecto a otra %a)nitu*Atributo de unfenmeno, cuerpo o sustancia, que puede ser identificado cualitativamente y

determinado cuantitativamente!O que no sea el tiempo, debe ser especificada

explcitamente.

T'an$3a'&ncia

Aptitud de un instrumento de medicin de no modificar la magnitud a medir.

Ejemplos

a! la balan(a es transparente en la medicin de masaO

b! el termmetro de resistencia que calienta el medio cuya temperatura se intenta

medir, no es transparente.

2. CARACTER7STICAS DE LOS INTRUMENTOS DE MEDICI+N

(CONTINUACI+N)

D&'i+a

Jariacin lenta de una caracterstica metrolgica de un instrumento de medicin.

Ti&%3o *& '&$3u&$ta

0ntervalo de tiempo entre el instante en que es provocado un cambio brusco en el

estmulo y el instante en que la respuesta alcan(a, y se mantiene dentro de lmites

especificados, prximos a su valor final estable.

E5actitu* *& un in$t'u%&nto *& %&*icin

Aptitud de un instrumento de medicin para entregar respuestas cercanas al valor

verdadero.

Nota 7$xactitud7 es un concepto cualitativo.

E5actitu* &n a %&*icin.

$s el grado en que las lecturas se acercan a la magnitud real.
http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/


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P'&ci$in &n a %&*icin

$s el grado en que las lecturas se acercan entre s.

E''o' (*& in*icacin! *& un in$t'u%&nto *& %&*icin

0ndicacin de un instrumento de medicin menos el valor verdadero de la magnitud de

entrada correspondiente.

Notas

$ste concepto se aplica principalmente cuando los instrumentos son comparados con

patrones de referencia.

E''o'&$ %65i%o$ 3&'%i$i,&$ (*& un in$t'u%&nto *& %&*icin!

L%it&$ *& &''o' 3&'%i$i,& (*& un in$t'u%&nto *& %&*icin!

Jalores extremos del error permisible por especificaciones, regulaciones, etc, para un

instrumento de medicin dado.

S&$)o (*& un in$t'u%&nto *& %&*icin!

$rror sistemtico de la indicacin de un instrumento de medicin.

Nota $l sesgo de un instrumento de medicin se estima normalmente por la media delerror de indicacin de un n*mero apropiado de mediciones repetidas.

R&3&ti,ii*a* (*& un in$t'u%&nto *& %&*icin!

Aptitud de un instrumento de medicin para dar indicaciones casi similares para

aplicaciones repetidas de la misma magnitud a medir, ba'o las mismas condiciones de

medicin

Notas

1> $stas condiciones incluyen"

> reduccin al mnimo de las variaciones, debido al observadorO

> el mismo procedimiento de operacin

> el mismo observador

> el mismo equipo de medicin usado ba'o las mismas condiciones

> el mismo lugarO


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> las repeticiones reali(adas en perodos cortos de tiempo.

2La repetibilidad puede ser expresada cuantitativamente en trminos de lascaractersticas de la dispersin de las indicaciones

2.7.1 8OCAB#LARIO BSICO DE METROLOGA

Ma)nitu*

Atributo de un fenmeno, cuerpo o sustancia, que puede ser identificado

cualitativamente y determinado cuantitativamente.

Ejemplos: longitud, tiempo, masa, temperatura, resistencia elctrica, concentracin de

cantidad de sustanciaO

Ma)nitu* ,6$ica

Cualquier magnitud que, en un sistema de magnitudes, es convencionalmente aceptada

como funcionalmente independiente de las otras.

Ma)nitu* *&'i+a*a

1agnitud definida, en un sistema de magnitudes, como funcin de las magnitudesbsicas de ese sistema.

#ni*a* (*& %&*i*a!

1agnitud particular, definida y adoptada por convenio, con la cual son comparadas

otras magnitudes del mismo tipo para expresar la cantidad relativa a esa magnitud.

S%,oo *& una uni*a* (*& %&*i*a!

)mbolo convencional que designa una unidad de medida.

Si$t&%a *& uni*a*&$ (*& %&*i*a!

Con'unto de unidades bsicas y de unidades derivadas, definidas de acuerdo con reglas

dadas, para un sistema de magnitudes dado.Ejemplos "

a! )istema 0nternacional de


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-esas y 1edidas C-1!.

M:ti3o *& una uni*a* (*& %&*i*a!


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Jalor atribuido a una magnitud a medir, obtenido por una medicin.

E5actitu* *& a %&*icin

Acuerdo ms cercano entre el resultado de una medicin y un valor verdadero de lamagnitud a

medir.

Notas

2 7$xactitud7 es un concepto cualitativo.

; $l trmino ;3'&ci$in; no debe ser utili(ado por 7exactitud7.

R&3&ti,ii*a* (*& o$ '&$uta*o$ *& a$ %&*icion&$!

Acuerdo ms cercano entre los resultados de mediciones sucesivas de la misma

magnitud a medir llevadas a cabo ba'o las mismas condiciones.

Inc&'ti*u%,'& *& %&*icin

-armetro, asociado al resultado de una medicin, que caracteri(a la dispersin de los

valores que pudieran ser ra(onablemente atribuidos a la magnitud a medir.

E''o' (*& %&*icin!=esultado de una medicin menos el valor verdadero de la magnitud a medir.

".12 E''o' '&ati+o

$rror de medicin dividido por el valor verdadero de la magnitud a medir.

".1" E''o' a&ato'io

=esultado de una medicin menos la media que pudiera resultar de un infinito n*mero

de mediciones de la misma magnitud a medir llevadas a cabo ba'o condiciones derepetibilidad. $l error aleatorio es igual al error menos el error sistemtico

E''o' $i$t&%6tico

La media que puede resultar de un infinito n*mero de mediciones de la misma magnitud

a medir llevadas a cabo ba'o condiciones de repetibilidad, menos el valor verdadero de

dic%a magnitud. $l error sistemtico es igual al error menos el error aleatorio

In$t'u%&nto *& %&*icin.

+ispositivo diseMado para ser usado en %acer mediciones, solo o en unin dedispositivos suplementarios.


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M&*i*a %at&'iai


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-arte del dispositivo indicador, fi'o o mvil, que porta la escala o escalas.

Nota$n algunos dispositivos indicadores, el dial toma la forma de cilindro o disco que

contiene los n*meros y se mueven con relacin a un indicador fi'o o ventana.

P'&ci$in *& una %&*icin

rado en que las lecturas se acercan entre s

2.= ERRORES EN LA MEDICIN

Al %acer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun

cuando las efect*e la misma persona, sobre la misma pie(a, con el mismo instrumento,

el mismo mtodo y en el mismo ambiente repetibilidad!O si las mediciones las %acen

diferentes personas con distintos instrumentos o mtodos o en ambientes diferentes,entonces las variaciones en las lecturas son mayores reproducibilidad!. $sta variacin

puede ser relativamente grande o pequeMa, pero siempre existir.

$n sentido estricto, es imposible %acer una medicin totalmente exacta, por lo tanto,

siempre se enfrentarn errores al %acer las mediciones. Los errores pueden ser

despreciables o significativos, dependiendo, entre otras circunstancias de la aplicacin

que se le d a la medicin.

Los errores surgen debido a la imperfeccin de los sentidos, de los medios, de la

observacin, de las teoras que se aplican, de los aparatos de medicin, de lascondiciones ambientales y de otras causas.

,RINCI,ALES CAUSAS DE LOS ERRORES EN EL ,ROCESO DEMEDICI+N

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