Resumen del Libro Metrología para no Metrólogos (Paginas 29-37)

En las diferentes aplicaciones se realizan distintas acciones que demandan niveles de confiabilidad que en metrología se identifican como “incertidumbre”, que no es sino el intervalo de confianza de los resultados de las mediciones.

La medición de la LongitudEs la determinación de distancia, se le utiliza en mediciones dimensionales tales como: áreas, volúmenes, capacidades, rapidez y velocidad, redondez. Y en mediciones no dimensionales (radián y estereorradián) para medir ángulos. En general podríamos decir que es de uso en toda determinación de la forma de un objeto.El lugar donde se ve con mayor impacto e importancia de las mediciones de longitud es en la industria manufacturera de todo tipo, pues demandan piezas que se ensamblen adecuadamente unas con otras, así como mediciones exactas en los productos finales que se ponen a disposición de los consumidores.

MasaLa actividad de conocer cuantitativamente la masa está presente en todas las actividades humanas y se utiliza en los campos de industrial - administración (compras, bodegas, etc.), procesos (ejecución y control), ventas (pedidos y despachos); laboratorios (investigación y control); comercial (en todas las transacciones); científico (aun en el quehacer teórico). Normalmente todo lo que se produce, vende o intercambia se relaciona directa o indirectamente con la masa, siendo las cantidades de masa a determinar desde la del electrón hasta la del universo, por lo tanto puede considerarse que la aplicación de la metrología en su aspecto masa, en sus distintos niveles, es omnipresente en el que hacer cotidiano.

TemperaturaLa sensación de calor o frío es una de las más comunes mediciones de temperatura en los seres vivientes, estando presente esta medición en innumerables actividades del ser humano, como las aplicaciones de tipo médico, para la fabricación de medicamentos, el uso de técnicas de diagnóstico, los análisis clínicos, la esterilización de material clínico y hospitalario, además de ser utilizada tanto en la preparación como en la conservación de los alimentos. También se requieren mediciones de temperatura a nivel industrial, en la fabricación de cerámica de todo tipo, la aplicación de esmaltes y pinturas en aparatos electrodomésticos y en vehículos, la generación de energía, el transporte refrigerado y el aire acondicionado.

TiempoLa medición del tiempo es útil para asegurar la puntualidad, llevar el control de las horas de trabajo para cálculo de remuneración, en las telecomunicaciones, en muchos procesos industriales y técnicas médicas que dependen de una medición exacta. Otras aplicaciones usuales son por ejemplo los taxímetros (basados sólo en tiempo o combinación de tiempo y recorrido), los velocímetros. La sincronización de actividades tales como las operaciones bursátiles y las militares, los lanzamientos y acoplamientos de naves espaciales.En general podemos hablar de relojes y de cronómetros, de otros medidores de intervalos de tiempo, como los empleados en el estacionamientos de vehículos, o en el control de tiempo de aparatos electrodomésticos tales como máquinas lavadoras, máquinas secadoras, hornos de microondas.

Electricidad y magnetismoEn el siglo pasado se realizaron innumerables trabajos que abrieron la puerta del desarrollo moderno; se construyeron motores movidos por electricidad, con los cuales la industria, el transporte y toda actividad que requiere algún tipo de movimiento se vio favorecida. Con la manufactura de las bombillas incandescentes, la iluminación artificial cambió la forma de todas las actividades nocturnas, volviéndose la electricidad fundamental en las comunicaciones tanto en telefonía, radio, televisión, como en operación de satélites. Sin embargo se deben tener sistemas que aseguren la confiabilidad, el manejo y el comportamiento de los equipos, dentro de ciertos límites, que permitan diseñar, planificar y realizar proyectos complejos con ayuda de los avances en metrología.

Fotometría y radiometríaSe además de las técnicas de análisis físico y químico a menudo exigen mediciones muy exactas de la magnitud de luz o de radiación. Los fotómetros de absorción, de ennegrecimiento, fotoeléctricos, espectrofotómetros y medidores de radiación, etc. dependen para su exactitud de calibraciones cuidadosas, basadas en los patrones aceptados.En la actualidad podemos utilizar las técnicas de terapia fotodinámica para el tratamiento de ciertas enfermedades, aplicaciones industriales de la luz ultravioleta, el empleo de las propiedades germicidas de ciertas radiaciones, el uso de determinadas longitudes de onda en el crecimiento de plantas, etc. que, también, demandan mediciones confiables.

Acústica y vibraciónLas mediciones exactas en acústica son de importancia para aspectos tales como el diseño de auditorios y teatros, las telecomunicaciones, la radio, la fabricación de instrumentos musicales, la producción de aparatos de reproducción y transmisión de sonido (incluyendo fonógrafos, micrófonos y amplificadores), el diseño de artefactos de advertencia como las sirenas, el sonar, las exploraciones petroleras, la fabricación y calibración de aparatos para sordera, las microondas, la

sismografía, el ultrasonido en química, en medicina con fines de diagnóstico y de tratamiento, en aplicaciones industriales tales como soldadura.

Radiación ionizanteLas aplicaciones mas conocidas son las médicas bajo la forma de los rayos X para diagnóstico y del uso de los isótopos radioactivos en radioterapia y como trazadores en investigación médica y bioquímica.

Entre las aplicaciones industriales se pueden mencionar los acabados textiles para lograr tejidos y prendas de planchado permanente, el procesamiento de alimentos (cocción, secado, pasteurización, etc.), la preservación y esterilización de alimentos, la metalurgia, la geoquímica, la arqueología (C14), las mediciones de grosor, la generación de energía eléctrica.

QuímicaEn las actividades científicas y en las técnicas es importante conocer las bases para calcular qué y cuánto de una o varias substancias debe utilizarse, ya que su uso mas común se da en los laboratorios, ya sean clínico o industrial, porque manejan volúmenes muy grandes y pequeñas variaciones que pueden significar toneladas perdidas y otros porque utilizan cantidades muy pequeñas y variaciones ínfimas pueden ser cruciales y un ejemplo común seria en la producción y comercialización de los medicamentos, porque es un campo muy importante para empleo de la metrología.

Investigación sobre la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM)

La Conferencia General de Pesas y Medidas es la mayor de las tres organizaciones intergubernamentales establecidas en 1875 bajo los términos de la Convención del Metro para representar los intereses de los Estados miembros, tiene a su cargo tomar decisiones en materia de metrología y en particular, en lo que concierne al Sistema Internacional de Unidades. El tratado, que también estableció dos órganos adicionales, el Comité Internacional de Pesas y Medidas y la Oficina Internacional de Pesas y Medidas se ha elaborado para coordinar la metrología internacional y coordinar el desarrollo del sistema métrico.

Las reuniones se llevan a cabo en las instalaciones de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas ubicadas en la ciudad de Sèvres, un suburbio de París, se reúne en cada cuatro a seis años y en las conferencias los delegados se basan en los informes del Comité Internacional de Pesas y Medidas.

Dicho Comité, consta de científicos y metrólogos que preparan y ejecutan las decisiones de la CGPM y es responsable de la supervisión de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas; siendo este un laboratorio y centro mundial permanente de la metrología científica, cuyas actividades incluyen el establecimiento de las normas y escalas de las principales magnitudes físicas y el mantenimiento de las normas internacionales del prototipo.

Cabe destacar que el CIPM estableció órganos, conocidos como Comités

Consultivos, destinados a informar sobre las cuestiones que se les sometan a

consideración. Estos Comités Consultivos, que pueden a su vez formar grupos de

trabajo temporal o permanente, son responsables de coordinar los trabajos

internacionales en sus respectivos campos y de proponer al CIPM

recomendaciones referentes a las unidades para que luego sean tratadas en La

conferencia General de Pesos y Medidas

Los miembros de los Comités Consultivos son laboratorios de metrología e

institutos especializados, aceptados por acuerdo del CIPM, los cuales envían

delegados elegidos por ellos y se incluye representantes de la Oficina

Internacional de Pesas y medidas.

Existen 10 Comités de los cuales mencionaremos algunos:

1. Comité Consultivo de Electricidad y Magnetismo (CCEM).

2. Comité Consultivo de Fotometría y Radiometría (CCPR).

3. Comité Consultivo de Termometría (CCT).

4. Comité Consultivo de Longitud (CCL).

5. Comité Consultivo de Tiempo y Frecuencia (CCTF).Comité Consultivo para

la Masa y las Magnitudes Relacionadas (CCM).

Inicialmente el Sistema era sólo preocupado por el kilogramo y el metro, pero en

1921 el ámbito de aplicación del tratado se amplió para dar cabida a todas las

mediciones físicas y por lo tanto todos los aspectos del sistema métrico.

En 1960, en la undécima CGPM, el sistema de medidas, primero conocido como Sistema métrico decimal y más tarde su ampliación, conocido como sistema MKS, fue llamado oficialmente Sistema Internacional de Unidades.

Por ultimo podríamos decir que la Conferencia General de Pesos y Medidas actúa en nombre de los gobiernos de sus miembros, recibe los informes de la CIPM que luego transmite a los gobiernos y los laboratorios nacionales de los Estados miembros.

Ejercicios de simulación

(Experimento interactivo: masa, densidad, volumen, y temperatura).

Ejercicios de masa

Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.

1 Kilogramo (Kg) = 1000 gramos (103 g) y 1 miligramo (mg) = una milésima de gramo (10-3 g)

1. Medir la masa de la esfera: Coloca la esfera de color oscuro en uno de los platillos de la balanza (arrastrándola con el ratón). Equilibra la balanza, añadiendo pesas al otro platillo.

Resultado: La masa de la esfera es de 46 gramos.

2. Medir la masa de la muestra de oro: Sigue el mismo procedimiento que en el caso anterior para hallar su masa.

Resultado: La masa del oro es de 58 gramos.

Ejercicios de Volumen

Es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo.

En el S.I se utiliza el metro cúbico y sus equivalencias son:

1m 3=1000dm3

1 m3 = 1 000 000 cm3

1. Medir el volumen de la corona: Añade la corona a la probeta (arrastrándola con el ratón) y observa y anota el volumen alcanzado por el agua. El volumen de la corona corresponde a la diferencia entre volumen que alcanza el agua con ella sumergida y el volumen de agua inicial.

Operación: Volumen con la corona - Volumen inicial

70 cm3 - 50 cm3 = 20 cm3

Resultado: el volumen de la corona es de 20 cm3

2. Medir el volumen del objeto esférico: Sigue el mismo procedimiento que en el caso anterior para hallar su volumen.

Operación: Volumen con la esfera - Volumen inicial

80 cm3 - 50 cm3 = 30 cm3

Resultado: el volumen de la esfera es de 30 cm3

3. Medir el volumen de la muestra de oro: Sigue el mismo procedimiento que en casos anteriores para hallar su volumen.

Operación: Volumen con la muestra de oro - Volumen inicial

75 cm3 - 50 cm3 = 25 cm3

Resultado: el volumen de la muestra de oro es de 25 cm3

Ejercicios de Densidad

La densidad de una sustancia es el cociente entre la masa y el volumen:

Densidad = Masa/Volumen d = m/V

1. Medir la densidad de la esfera: Mide la masa de la esfera en la balanza y su volumen con la probeta.

V = 85 cm3 - 50 cm3 = 35 cm3

Densidad esfera =

Masa de la esfera

=

 g

   g/cm3

Volumen de la esfera cm3

2. Medir la densidad de la muestra de oro: Sigue el mismo procedimiento que en el caso anterior para hallar la densidad de este objeto.

V = 76 cm3 - 50 cm3 = 26 cm3

Densidad esfera =

Masa de la esfera

=

 g

   g/cm3

Volumen de la esfera cm3

3. Para investigar: La densidad es una propiedad característica de la materia que nos permite identificar sustancias. Con el valor obtenido para la densidad de la esfera, consulta la tabla periódica e intenta averiguar de qué metal está hecha:

Respuesta: La esfera es de Hierro

275

7.86

35

500

19.23

26

Ejercicio de Temperatura

La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella.

Nombre Símbolo Temperaturas de referencia Equivalencia

Escala Celsius ºCPuntos de congelación (0ºC) y ebullición del agua (100ºC)

Escala Fahrenhit ºFPunto de congelación de una mezcla anticongelante de agua y sal y temperatura del cuerpo humano.

ºF = 1,8 ºC + 32

Escala Kelvin KCero absolutos (temperatura más baja posible) y punto triple del agua.

K = ºC + 273

Escalas

Actividad: Medir las temperaturas de fusión y ebullición del agua en las distintas escalas. Enciende el mechero pulsando el botón "Encender", para hacer hervir el agua e introduce el termómetro en los vasos para medir las temperaturas. Elige la escala del termómetro arrastrando el deslizador.

1. Escala Celsius:

Temperatura de fusión del agua:  ºC. Temperatura de ebullición:   ºC 

2. Escala Fahrenheit:

Temperatura de fusión del agua:   ºF. Temperatura de ebullición:   ºF 

3. Escala Kelvin:

Temperatura de fusión del agua:   K. Temperatura de ebullición:   K 

Conversión de unidades

Longitud

0 100

32 212

273 373

0.5m( 100cm1m )=50.0cm

28.3cm( 0.01m1cm )=0.28m

3.0mi( 1609km1mi )=4.83km

50.0∈¿

15.0 pies( 0.3048m1 pie )=4.57m

1.2mi( 5280 pies1mi )=6336.0 pies

3.0mi( 1609.344m1mi )=1931.21m

30.0 yardas( 0.9144m1 yarda )=27.43m

Masa

5.5 lbs( 16oz1lbs )=¿ 88.0 oz

500mg( 1 g1000mg )( 1kg1000g )=5 X 10−4 kg

100 lbs( 0.4536kg1 lbs )=45.36kg

12 lbs pollo( 0.4536kg1lbs )=5.44 kg

8 lbs pescado( 0.4536kg1lbs )=3.63 kg

6 lbs papa ( 0.4536kg1 lbs )=2.72kg

130 lbs( 0.4536kg1 lbs )=58.97kg de peso

5 pie( 0.3048m1 pie )+9∈¿

Área

25Ha(10000m21Ha )=250000.0m2

0.45m3( 1000lts1m3 )=450.0 lts

32.4m2( 100dm21m2 )=3240.0dm2

7 galon (usa )( 0.0037854m31galon(usa) )=0.026m3

7 galon (usa )( 3.7854118 dm31 galon(usa ) )=26.5dm3(litros)