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Metrología

La metrología (del griego μέτρον [metron], ‘medida’, y el sufijo -logía, ‘tratado’, ‘estudio’, ‘ciencia’, y este del sufijo griego -λογία [loguía])[1][2]​ es la ciencia que estudia las mediciones de las magnitudes garantizando su normalización mediante la trazabilidad. Acorta la incertidumbre en las medidas mediante un campo de tolerancia. Incluye el estudio, mantenimiento y aplicación del sistema de pesos y medidas. Actúa tanto en los ámbitos científico, industrial y legal, como en cualquier otro demandado por la sociedad. Su objetivo fundamental es la obtención y expresión del valor de las magnitudes empleando para ello instrumentos, métodos y medios apropiados, con la exactitud requerida en cada caso.

Dispositivo medidores, entre ellos termómetro del circuito de refrigeración, amperímetro y presión del aceite.

La metrología tiene dos características muy importantes: el resultado de la medición y la incertidumbre de medida.

Objetivo y aplicaciones

Los científicos y las industrias 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 avanzadas computadoras muy precisas.

Por otra parte, la metrología es parte fundamental de lo que en los países industrializados se conoce como Infraestructura Nacional de la Calidad,[3]​ 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 intercambiabilidad de los productos a escala internacional.

En el ámbito metrológico los términos tienen significados específicos y estos están contenidos en el Vocabulario Internacional de Metrología o VIM.[4]

Dentro de la metrología existen diversas áreas. Por ejemplo, la metrología eléctrica estudia las medidas eléctricas: tensión (o voltaje), intensidad de corriente (o amperaje), resistencia, impedancia, reactancia, etc. La metrología eléctrica está constituida por tres divisiones: tiempo y frecuencia, mediciones electromagnéticas y termometría.

Al final se expone un muestrario de los instrumentos de medición más utilizados en las industrias metalúrgicas de fabricación de componentes, equipos y maquinaria.

Calibrado de instrumentos de medida

El calibrado o calibración es el procedimiento de [Comparación|comparación]] entre lo que indica un Instrumento de medición instrumento y lo que "debería indicar" de acuerdo con un unidad de medida patrón de referencia con valor conocido. De esta definición se deduce que para calibrar un instrumento o patrón es necesario disponer de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verdadero, que es el que se empleará para compararlo con la indicación del instrumento sometido a calibrado. Esto se realiza mediante una cadena ininterrumpida y documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario, y que constituye lo que se llama trazabilidad. El objetivo del calibrado es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos, responder a los requisitos establecidos en las norma de calidad normas de calidad y garantizar la fiabilidad y trazabilidad de las medidas.

Durante el calibrado, se contrasta el valor de salida del instrumento a calibrar frente a un patrón en diferentes puntos de calibración. Si el error de calibración —error puesto de manifiesto durante la calibración— es inferior al límite de rechazo, la calibración será aceptada. En caso contrario se requerirá ajuste del instrumento y una contrastación posterior, tantas veces como sea necesario hasta que se obtenga un error inferior al límite establecido. En equipos que no disponen de ajuste, como termopares, etc., en caso de no satisfacer las tolerancias marcadas deberían ser sustituidos por otros previamente calibrados.

En la calibración, los resultados deben documentarse con un certificado de calibración, en el cual se hacen constar los errores encontrados así como las correcciones empleadas y errores máximos permitidos. Además pueden incluir tablas, gráficos, etc.

Parámetros a considerar en toda calibración

  • Error de medición: Resultado de una medición menos el valor verdadero del mensurando.
  • Desviación: Valor medido menos su valor de referencia.
  • Error relativo: Es la relación entre el error de medida y un valor verdadero del mensurando — valor del mensurando recogido en el patrón—. El error relativo se suele expresar también en forma porcentual: X %.
  • Error sistemático: Serían debidos a causas que podrían ser controladas o eliminadas —por ejemplo medidas realizadas con un aparato averiado o mal calibrado—.
  • Corrección: Valor sumado algebraicamente al resultado sin corregir de una medición para compensar un error sistemático; de lo que se deduce que la corrección, o bien será reflejada en la hoja de calibración o bien minimizada mediante el ajuste; solo se aplica a las derivas de los instrumentos.
  • Ajuste: Al proceso de corrección se le denomina ajuste, y es la operación destinada a llevar un instrumento de medida a un estado de funcionamiento conveniente para su utilización. El ajuste puede ser automático, semiautomático o manual.
  • Patrón primario: Patrón que es designado o ampliamente reconocido como poseedor de las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor se acepta sin referirse a otros patrones de la misma magnitud.
  • Patrón secundario: Patrón cuyo valor se establece por comparación con un patrón primario de la misma magnitud.
  • Patrón de referencia: Patrón, en general de la más alta calidad metrológica, disponible en un lugar dado o en una organización determinada, del cual se derivan las mediciones realizadas en dicho lugar.
  • Patrón de trabajo: Patrón que se utiliza corrientemente para calibrar o controlar medidas materializadas, instrumentos de medida o materiales de referencia.
  • Patrón de medida: Valor de medición materializado, aparato o sistema de medida con el que se intenta definir, realizar, conservar o reproducir una unidad física o bien uno o varios valores conocidos de una magnitud con el fin de que sirvan de comparación a otros elementos de medida [BIPM 1993].[5]

Trazabilidad

La trazabilidad es la propiedad del resultado de las mediciones efectuadas por un instrumento o por un patrón, tal que pueda relacionarse con patrones nacionales o internacionales y a través de éstos a las unidades fundamentales del sistema Internacional de Unidades por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones, con todas las incertidumbres determinadas.

Así se tiene una estructura piramidal en cuya base se encuentran los instrumentos utilizados en las operaciones de medida corrientes de un laboratorio. Cada escalón o paso intermedio de la pirámide se obtiene del que le precede y da lugar al siguiente por medio de una operación de calibración, donde el patrón fue antes calibrado por otro patrón, etc.

Proceso de calibración

 
Errores en los instrumentos de medida

Al realizar una calibración de un instrumento se pueden encontrar los siguientes tipos de error:

  • Error de cero: Cuando el valor de las lecturas realizadas está desplazado un mismo valor con respecto a la recta característica.
  • Error de multiplicación: Cuando el valor de las lecturas aumenta o disminuye progresivamente respecto a la característica según aumenta la variable de medida.
  • Error de angularidad: Las lecturas son correctas en el 0% y el 100% de la recta característica, desviándose en los restantes puntos.

Para llevar a cabo la calibración de un instrumento, se siguen los siguientes pasos:

  1. Revisión y ajustes preliminares:
    • Observar el estado físico del equipo, desgaste de piezas, limpieza y respuesta del equipo.
    • Determinar los errores de indicación del equipo comparado con un patrón adecuado —según el rango y la precisión—.
    • Llevar ajustes de cero, multiplicación, angularidad y otros adicionales a los márgenes recomendados para el proceso o que permita su ajuste en ambas direcciones —no en extremos—. Luego se realizan encuadramientos preliminares, lo cual reduce al mínimo el error de angularidad.
  2. Ajuste de cero:
    • Colocar la variable en un valor bajo de cero a 10% del rango o en la primera división representativa a excepción de los equipos que tienen supresión de cero o cero vivo; para ello se simula la variable con un mecanismo adecuado, según rango y precisión, lo mismo que un patrón adecuado.
    • Si el instrumento que se está calibrando no indica el valor fijado anteriormente, se ajusta el mecanismo de cero.
    • Si el equipo tiene ajustes adicionales con cero variable, con elevaciones o supresiones, se hace después del punto anterior de ajuste de cero.
  3. Ajuste de multiplicación:
    •  Colocar la variable en un valor alto, del 70 al 100%.
    •  Si el instrumento no indica el valor fijado, se debe ajustar el mecanismo de multiplicación o span.
  4. Repetir los dos últimos pasos hasta obtener la calibración correcta para los valores alto y bajo.
  5. Ajuste de angularidad:
    •  Colocar la variable al 50% del span.
    •  Si el incremento no indica el valor del 50% ajustar el mecanismo de angularidad según el equipo.
  6. Repetir los dos últimos pasos (4 y 5) hasta obtener la calibración correcta, en los tres puntos.

Como el patrón no permite medir el valor verdadero, también tiene un error, y como además en la operación de comparación intervienen diversas fuentes de error, no es posible caracterizar la medida por un único valor, lo que da lugar a la llamada incertidumbre de la medida.

En palabras muy simples, la calibración no es más que la comparación de lecturas (datos arrojados) entre un instrumento patrón y el instrumento de prueba. Nunca se debe confundir la calibración con el ajuste, que es uno de los procesos de la calibración.

Medición de resultados

El resultado de cualquier medida es sólo una aproximación o estimación del verdadero valor de la cantidad sometida a medición —el mensurando—. De esta forma, la expresión del resultado de una medida es completa únicamente si va acompañado del valor de la incertidumbre asociada a dicha medida. La incertidumbre es por tanto una información numérica que completa un resultado de medida, indicando la cuantía de la duda acerca de este resultado.

La incertidumbre de medida incluye generalmente varias componentes:

Tipo A: Aquellas que pueden estimarse a partir de cálculos estadísticos obtenidos de las muestras recogidas en el proceso de medida. En la mayor parte de los casos, la mejor estimación disponible del valor esperado de una magnitud Xi, de la cual se han obtenido n observaciones, bajo las mismas condiciones de medición, es la media aritmética de las n observaciones  

  • La desviación normal experimental (s) es un estimador de la dispersión de los valores alrededor del valor medio.  
  • La desviación típica experimental de la media es aún un mejor estimador de esta variabilidad.  
  • La incertidumbre asociada a esta estimación es: 

Tipo B: Aquellas que únicamente están basadas en la experiencia o en otras informaciones. Este tipo de evaluación viene determinada por las contribuciones a la incertidumbre, estimadas mediante métodos no estadísticos, y que se caracterizan por unos términos   , que pueden ser consideradas como unas aproximaciones de las varianzas correspondientes.

  • Varianza estimada asociada.  
  • Desviación típica estimada asociada.  

Generalmente la calibración de un equipo de medida para procesos industriales consiste en comparar la salida del equipo frente a la salida de un patrón de exactitud conocida cuando la misma entrada —magnitud medida— es aplicada a ambos instrumentos. Todo procedimiento de calibración se puede considerar como un proceso de medida del error que comete un equipo.

Calibración e incertidumbre

Puesto que cualquier proceso de medida lleva asociada una incertidumbre, en las calibraciones se deben tener en cuenta todas las fuentes significativas de incertidumbre asociadas al proceso de medida del error que se lleva a cabo. En el entorno industrial se acepta que una fuente de incertidumbre puede considerarse no significativa cuando su estimación es inferior en valor absoluto a 4 veces la mayor de todas las fuentes estimadas.-

 
Factor de cobertura
K=1 (68,27%) Valor esperado comprendido entre μ–σ y μ+σ
K=2 (95,45%) Valor esperado comprendido entre μ–2σ y μ+2σ
K=3 (99,73%) Valor esperado comprendido entre μ–3σ y μ+3σ
  • Incertidumbre típica combinada (u): Incertidumbre típica del resultado de una medición, cuando el resultado se obtiene a partir de los valores de otras magnitudes, expresada en forma de desviación típica:

Ley de la propagación de la incertidumbre:  

  • Incertidumbre expandida (U): Magnitud que define un intervalo en torno al resultado de medición, y en el que se espera encontrar una fracción importante de la distribución de valores que podrían ser atribuidos razonablemente a la cantidad medida (mensurando).  
  • Factor de cobertura (k): Factor numérico utilizado como multiplicador de la incertidumbre típica combinada para obtener la incertidumbre expandida.

Las contribuciones a la incertidumbre vienen determinadas por los componentes de esa incertidumbre, junto con su cálculo y combinación:

  1. Calibración: Dada por el certificado de calibración.  
  2. Deriva: Variación de la medida a lo largo del tiempo.  
  3. Temperatura: Debida a la influencia de la temperatura.  
  4. Resolución: Mínima variación perceptible.  
  5. Inestabilidad: Inestabilidad de la fuente de medida o equipo. 
  6. Método: Debida al método de medida, posible método de medida indirecta de la magnitud a medir.  
  7. Repetibilidad: Debida a las medidas realizadas por un mismo instrumento en distintas condiciones.  
  8. Operador: Debidos a equipos de medida analógicas especialmente, por lo que se aconseja hacer coincidir las medidas con las divisiones de la escala.  
  9. Reproducibilidad: Debida a las medidas realizadas por distintos instrumentos en distintas condiciones.  

Otras fuentes de incertidumbre de medida

Un conocimiento completo exigiría una cantidad infinita de información. Los fenómenos que contribuyen a la incertidumbre y, por tanto, al hecho de que el resultado de una medición no pueda ser caracterizado con un único valor. En la práctica, pueden existir muchas fuentes de incertidumbre en una medición, entre ellas las siguientes:

  • Definición incompleta del mensurando.
  • Realización imperfecta de la definición del mensurando.
  • Muestreo no representativo - la muestra medida no representa el mensurando definido.
  • Efectos no adecuadamente conocidos de las condiciones ambientales o mediciones imperfectas de las mismas.
  • Límites en la discriminación o resolución del instrumento.
  • Valores inexactos de los patrones y materiales de referencia utilizados en la medición.
  • Valores inexactos de constantes y otros parámetros obtenidos de fuentes externas y utilizados en el algoritmo para la obtención de datos.
  • Aproximaciones e hipótesis incorporadas en el método y el procedimiento de medición.
  • Variaciones en observaciones repetidas del mensurando realizadas en condiciones aparentemente idénticas.

Instrumentos de medición

En la siguiente lista se muestran algunos instrumentos de medición e inspección:

 
Calibre pie de rey
Pie de rey o calibrador Vernier universal
Sirve para medir con precisión elementos pequeños (tornillos, orificios, pequeños objetos, etc.). La precisión de esta herramienta llega a la décima, a la media décima de milímetro e incluso llega a apreciar centésimas de dos en dos (cuando el nonio está dividido en cincuenta partes iguales). Para medir exteriores se utilizan las dos patas largas, para medir interiores (por ejemplo diámetros de orificios) las dos patas pequeñas, y para medir profundidades un vástago que sale por la parte trasera, llamado sonda de profundidad. Para efectuar una medición, se ajusta el calibre al objeto a medir y se fija. La pata móvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisión).
La medición con este aparato se hará de la siguiente manera: primero se deslizará la parte móvil de forma que el objeto a medir quede entre las dos patillas si es una medida de exteriores. La patilla móvil indicará los milímetros enteros que contiene la medición. Los decimales deberán averiguarse con la ayuda del nonio. Para ello se observa qué división del nonio coincide con una división (cualquiera) de las presentes en la regla fija. Esa división de la regla móvil coincidirá con los valores decimales de la medición.
Pie de rey de tornero
Es muy parecido al anteriormente descrito, pero con las uñas adaptadas a las mediciones de piezas en un torno. Este tipo de calibres no dispone de patillas de interiores pues con las de exteriores pueden realizarse medidas de interiores, pero deberá tenerse en cuenta que el valor del diámetro interno deberá incrementarse en 10 mm debido al espesor de las patillas del instrumento (5 mm de cada una).
Calibre de profundidad
Es un instrumento de medición parecido a los anteriores, pero tiene unos apoyos que permiten la medición de profundidades, entalladuras y agujeros. Tiene distintas longitudes de bases y además son intercambiables.
Banco de una coordenada horizontal
Equipo de medición para la calibración de los instrumentos de medida. Provisto de una regla de gran precisión permite comprobar los errores de los útiles de medida y control, tales como pies de rey, micrómetros, comparadores, anillos lisos y de rosca, tampones, quijadas, etc.
 
Micrómetro de exteriores
Micrómetro
  • Perno micrométrico o 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 dos puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en 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. Los micrómetros se clasifican de la siguiente manera:
  • Micrómetro de exteriores: es un instrumento de medida capaz de medir el exterior de piezas en centésimas. Posee contactos de metal duro rectificados y lapeados. Ejerce sobre la pieza a medir una presión media entre 5 y 10 N, posee un freno para no dañar la pieza y el medidor si apretamos demasiado al medir.
  • Micrómetro digital: es exactamente iguale al anterior, pero tiene la particularidad de realizar mediciones de hasta 1 milésima de precisión y es digital, 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: se parece mucho al calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de realizar mediciones en centésimas de milímetro.
  • Micrómetro de interiores: mide interiores basándose en tres puntos de apoyo. En el estuche se contienen galgas para comprobar la exactitud de las mediciones.
 
Reloj comparador
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
Es un 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 normal y gramil digital
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 este 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 dos marcas. Si la burbuja se encuentra entre las dos marcas, el instrumento indica un nivel exacto, que puede ser horizontal o vertical.
Revoluciones
  • Tacómetro: es un instrumento capaz de contar el número de revoluciones de un eje por unidad de tiempo.
  • Estroboscopio: 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.
Eléctricos
Balanza
Instrumento que es capaz de medir la masa de un determinado elemento. Las hay de distintos tamaños y de distintos rangos de apreciación de masas.
 
Calibre tapón cilíndrico pasa-no pasa
Galgas para roscas y espesores
Son reglas comparación para ver el tipo de rosca de un tornillo o el espesor de un elemento. La galga de rosca puede ser de rosca métrica o Whitworth.
Calibre pasa-no pasa
  • Calibre tampón cilíndrico: 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.
  • Calibre de herradura: sirve para medir el diámetro exterior de piezas con la condición de pasa-no pasa.
  • Calibre de rosca: permite medir la rosca tanto de un macho como de una hembra, sometidos a la condición de pasa/no pasa.
Instrumentos para inspección óptica
  • Lupa: es un instrumento de inspección que permite ver objetos y características que nos es imposible ver a simple vista. Consigue aumentar lo que estamos viendo y el aumento depende de la graduación óptica del instrumento.
  • Microscopio: 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.
  • Rugosímetro: es un instrumento que mediante ondas es capaz de medir la rugosidad de la superficie de un objeto, sin necesidad de ampliación visual de la superficie del objeto.
Termómetro
Instrumento que permite realizar mediciones de temperatura.
Láser
Como instrumento de medición para la medición de distancias con alta precisión.
Durómetro
Instrumento electrónico que permite medir y hacer pruebas de la dureza de distintos materiales, ya sean metálicos, cerámicos, plásticos o de piedra.

Véase también

Referencias

  1. «metrología», Diccionario de la lengua española (vigésima segunda edición), Real Academia Española, 2001.
  2. «-logía», Diccionario de la lengua española (vigésima segunda edición), Real Academia Española, 2001.
  3. Dr. Clemens Sanetra, Rocío M. Marbán (diciembre de 2012). «Una infraestructura nacional de la calidad» (PDF). Consultado el 13 de agosto de 2012. 
  4. Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM/WG 2) (2008). «International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms» (PDF). Consultado el 13 de agosto de 2012. 
  5. International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms, VIM, 3rd edition, JCGM 200:2008

Enlaces externos

  •   Wikiquote alberga frases célebres de o sobre Medida.
  • El Diccionario de la Real Academia Española tiene una definición para metrología.
  • Centro Español de Metrología (CEM).
  • Entidad Nacional de Acreditación (ENAC).
  • Centro de Máquinas de Medición (CMM-México).
  •   Datos: Q394
  •   Multimedia: Metrology

metrología, este, artículo, sección, tiene, referencias, pero, necesita, más, para, complementar, verificabilidad, este, aviso, puesto, mayo, 2015, metrología, griego, μέτρον, metron, medida, sufijo, logía, tratado, estudio, ciencia, este, sufijo, griego, λογί. Este articulo o seccion tiene referencias pero necesita mas para complementar su verificabilidad Este aviso fue puesto el 5 de mayo de 2015 La metrologia del griego metron metron medida y el sufijo logia tratado estudio ciencia y este del sufijo griego logia loguia 1 2 es la ciencia que estudia las mediciones de las magnitudes garantizando su normalizacion mediante la trazabilidad Acorta la incertidumbre en las medidas mediante un campo de tolerancia Incluye el estudio mantenimiento y aplicacion del sistema de pesos y medidas Actua tanto en los ambitos cientifico industrial y legal como en cualquier otro demandado por la sociedad Su objetivo fundamental es la obtencion y expresion del valor de las magnitudes empleando para ello instrumentos metodos y medios apropiados con la exactitud requerida en cada caso Dispositivo medidores entre ellos termometro del circuito de refrigeracion amperimetro y presion del aceite La metrologia tiene dos caracteristicas muy importantes el resultado de la medicion y la incertidumbre de medida Indice 1 Objetivo y aplicaciones 2 Calibrado de instrumentos de medida 2 1 Parametros a considerar en toda calibracion 2 2 Trazabilidad 2 3 Proceso de calibracion 2 4 Medicion de resultados 2 5 Calibracion e incertidumbre 2 6 Otras fuentes de incertidumbre de medida 3 Instrumentos de medicion 4 Vease tambien 5 Referencias 6 Enlaces externosObjetivo y aplicaciones EditarLos cientificos y las industrias utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones Desde objetos sencillos como reglas y cronometros hasta potentes microscopios medidores de laser e incluso avanzadas computadoras muy precisas Por otra parte la metrologia es parte fundamental de lo que en los paises industrializados se conoce como Infraestructura Nacional de la Calidad 3 compuesta ademas por las actividades de normalizacion ensayos certificacion y acreditacion que a su vez son dependientes de las actividades metrologicas que aseguran la exactitud de las mediciones que se efectuan en los ensayos cuyos resultados son la evidencia para las certificaciones La metrologia permite asegurar la comparabilidad internacional de las mediciones y por tanto la intercambiabilidad de los productos a escala internacional En el ambito metrologico los terminos tienen significados especificos y estos estan contenidos en el Vocabulario Internacional de Metrologia o VIM 4 Dentro de la metrologia existen diversas areas Por ejemplo la metrologia electrica estudia las medidas electricas tension o voltaje intensidad de corriente o amperaje resistencia impedancia reactancia etc La metrologia electrica esta constituida por tres divisiones tiempo y frecuencia mediciones electromagneticas y termometria Al final se expone un muestrario de los instrumentos de medicion mas utilizados en las industrias metalurgicas de fabricacion de componentes equipos y maquinaria Calibrado de instrumentos de medida EditarEl calibrado o calibracion es el procedimiento de Comparacion comparacion entre lo que indica un Instrumento de medicion instrumento y lo que deberia indicar de acuerdo con un unidad de medida patron de referencia con valor conocido De esta definicion se deduce que para calibrar un instrumento o patron es necesario disponer de uno de mayor precision que proporcione el valor convencionalmente verdadero que es el que se empleara para compararlo con la indicacion del instrumento sometido a calibrado Esto se realiza mediante una cadena ininterrumpida y documentada de comparaciones hasta llegar al patron primario y que constituye lo que se llama trazabilidad El objetivo del calibrado es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos responder a los requisitos establecidos en las norma de calidad normas de calidad y garantizar la fiabilidad y trazabilidad de las medidas Durante el calibrado se contrasta el valor de salida del instrumento a calibrar frente a un patron en diferentes puntos de calibracion Si el error de calibracion error puesto de manifiesto durante la calibracion es inferior al limite de rechazo la calibracion sera aceptada En caso contrario se requerira ajuste del instrumento y una contrastacion posterior tantas veces como sea necesario hasta que se obtenga un error inferior al limite establecido En equipos que no disponen de ajuste como termopares etc en caso de no satisfacer las tolerancias marcadas deberian ser sustituidos por otros previamente calibrados En la calibracion los resultados deben documentarse con un certificado de calibracion en el cual se hacen constar los errores encontrados asi como las correcciones empleadas y errores maximos permitidos Ademas pueden incluir tablas graficos etc Parametros a considerar en toda calibracion Editar Error de medicion Resultado de una medicion menos el valor verdadero del mensurando Desviacion Valor medido menos su valor de referencia Error relativo Es la relacion entre el error de medida y un valor verdadero del mensurando valor del mensurando recogido en el patron El error relativo se suele expresar tambien en forma porcentual X Error sistematico Serian debidos a causas que podrian ser controladas o eliminadas por ejemplo medidas realizadas con un aparato averiado o mal calibrado Correccion Valor sumado algebraicamente al resultado sin corregir de una medicion para compensar un error sistematico de lo que se deduce que la correccion o bien sera reflejada en la hoja de calibracion o bien minimizada mediante el ajuste solo se aplica a las derivas de los instrumentos Ajuste Al proceso de correccion se le denomina ajuste y es la operacion destinada a llevar un instrumento de medida a un estado de funcionamiento conveniente para su utilizacion El ajuste puede ser automatico semiautomatico o manual Patron primario Patron que es designado o ampliamente reconocido como poseedor de las mas altas cualidades metrologicas y cuyo valor se acepta sin referirse a otros patrones de la misma magnitud Patron secundario Patron cuyo valor se establece por comparacion con un patron primario de la misma magnitud Patron de referencia Patron en general de la mas alta calidad metrologica disponible en un lugar dado o en una organizacion determinada del cual se derivan las mediciones realizadas en dicho lugar Patron de trabajo Patron que se utiliza corrientemente para calibrar o controlar medidas materializadas instrumentos de medida o materiales de referencia Patron de medida Valor de medicion materializado aparato o sistema de medida con el que se intenta definir realizar conservar o reproducir una unidad fisica o bien uno o varios valores conocidos de una magnitud con el fin de que sirvan de comparacion a otros elementos de medida BIPM 1993 5 Trazabilidad Editar La trazabilidad es la propiedad del resultado de las mediciones efectuadas por un instrumento o por un patron tal que pueda relacionarse con patrones nacionales o internacionales y a traves de estos a las unidades fundamentales del sistema Internacional de Unidades por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones con todas las incertidumbres determinadas Asi se tiene una estructura piramidal en cuya base se encuentran los instrumentos utilizados en las operaciones de medida corrientes de un laboratorio Cada escalon o paso intermedio de la piramide se obtiene del que le precede y da lugar al siguiente por medio de una operacion de calibracion donde el patron fue antes calibrado por otro patron etc Proceso de calibracion Editar Errores en los instrumentos de medida Al realizar una calibracion de un instrumento se pueden encontrar los siguientes tipos de error Error de cero Cuando el valor de las lecturas realizadas esta desplazado un mismo valor con respecto a la recta caracteristica Error de multiplicacion Cuando el valor de las lecturas aumenta o disminuye progresivamente respecto a la caracteristica segun aumenta la variable de medida Error de angularidad Las lecturas son correctas en el 0 y el 100 de la recta caracteristica desviandose en los restantes puntos Para llevar a cabo la calibracion de un instrumento se siguen los siguientes pasos Revision y ajustes preliminares Observar el estado fisico del equipo desgaste de piezas limpieza y respuesta del equipo Determinar los errores de indicacion del equipo comparado con un patron adecuado segun el rango y la precision Llevar ajustes de cero multiplicacion angularidad y otros adicionales a los margenes recomendados para el proceso o que permita su ajuste en ambas direcciones no en extremos Luego se realizan encuadramientos preliminares lo cual reduce al minimo el error de angularidad Ajuste de cero Colocar la variable en un valor bajo de cero a 10 del rango o en la primera division representativa a excepcion de los equipos que tienen supresion de cero o cero vivo para ello se simula la variable con un mecanismo adecuado segun rango y precision lo mismo que un patron adecuado Si el instrumento que se esta calibrando no indica el valor fijado anteriormente se ajusta el mecanismo de cero Si el equipo tiene ajustes adicionales con cero variable con elevaciones o supresiones se hace despues del punto anterior de ajuste de cero Ajuste de multiplicacion Colocar la variable en un valor alto del 70 al 100 Si el instrumento no indica el valor fijado se debe ajustar el mecanismo de multiplicacion o span Repetir los dos ultimos pasos hasta obtener la calibracion correcta para los valores alto y bajo Ajuste de angularidad Colocar la variable al 50 del span Si el incremento no indica el valor del 50 ajustar el mecanismo de angularidad segun el equipo Repetir los dos ultimos pasos 4 y 5 hasta obtener la calibracion correcta en los tres puntos Como el patron no permite medir el valor verdadero tambien tiene un error y como ademas en la operacion de comparacion intervienen diversas fuentes de error no es posible caracterizar la medida por un unico valor lo que da lugar a la llamada incertidumbre de la medida En palabras muy simples la calibracion no es mas que la comparacion de lecturas datos arrojados entre un instrumento patron y el instrumento de prueba Nunca se debe confundir la calibracion con el ajuste que es uno de los procesos de la calibracion Medicion de resultados Editar El resultado de cualquier medida es solo una aproximacion o estimacion del verdadero valor de la cantidad sometida a medicion el mensurando De esta forma la expresion del resultado de una medida es completa unicamente si va acompanado del valor de la incertidumbre asociada a dicha medida La incertidumbre es por tanto una informacion numerica que completa un resultado de medida indicando la cuantia de la duda acerca de este resultado La incertidumbre de medida incluye generalmente varias componentes Tipo A Aquellas que pueden estimarse a partir de calculos estadisticos obtenidos de las muestras recogidas en el proceso de medida En la mayor parte de los casos la mejor estimacion disponible del valor esperado de una magnitud Xi de la cual se han obtenido n observaciones bajo las mismas condiciones de medicion es la media aritmetica de las n observaciones X displaystyle overline X La desviacion normal experimental s es un estimador de la dispersion de los valores alrededor del valor medio s i 1 n x i x 2 n 1 displaystyle s sqrt frac sum i 1 n x i x 2 n 1 La desviacion tipica experimental de la media es aun un mejor estimador de esta variabilidad s s n displaystyle s frac s sqrt n La incertidumbre asociada a esta estimacion es u X i s x displaystyle u Xi s x Tipo B Aquellas que unicamente estan basadas en la experiencia o en otras informaciones Este tipo de evaluacion viene determinada por las contribuciones a la incertidumbre estimadas mediante metodos no estadisticos y que se caracterizan por unos terminos u 2 X i displaystyle u 2 Xi que pueden ser consideradas como unas aproximaciones de las varianzas correspondientes Varianza estimada asociada u 2 X i displaystyle u 2 Xi Desviacion tipica estimada asociada u X i displaystyle u Xi Generalmente la calibracion de un equipo de medida para procesos industriales consiste en comparar la salida del equipo frente a la salida de un patron de exactitud conocida cuando la misma entrada magnitud medida es aplicada a ambos instrumentos Todo procedimiento de calibracion se puede considerar como un proceso de medida del error que comete un equipo Calibracion e incertidumbre Editar Puesto que cualquier proceso de medida lleva asociada una incertidumbre en las calibraciones se deben tener en cuenta todas las fuentes significativas de incertidumbre asociadas al proceso de medida del error que se lleva a cabo En el entorno industrial se acepta que una fuente de incertidumbre puede considerarse no significativa cuando su estimacion es inferior en valor absoluto a 4 veces la mayor de todas las fuentes estimadas Factor de cobertura K 1 68 27 Valor esperado comprendido entre m s y m s K 2 95 45 Valor esperado comprendido entre m 2s y m 2s K 3 99 73 Valor esperado comprendido entre m 3s y m 3s Incertidumbre tipica combinada u Incertidumbre tipica del resultado de una medicion cuando el resultado se obtiene a partir de los valores de otras magnitudes expresada en forma de desviacion tipica Ley de la propagacion de la incertidumbre u y i 1 n u i 2 y displaystyle u y sqrt sum i 1 n u i 2 y Incertidumbre expandida U Magnitud que define un intervalo en torno al resultado de medicion y en el que se espera encontrar una fraccion importante de la distribucion de valores que podrian ser atribuidos razonablemente a la cantidad medida mensurando U k u y displaystyle U k cdot u y Factor de cobertura k Factor numerico utilizado como multiplicador de la incertidumbre tipica combinada para obtener la incertidumbre expandida Las contribuciones a la incertidumbre vienen determinadas por los componentes de esa incertidumbre junto con su calculo y combinacion Calibracion Dada por el certificado de calibracion u c a l U C a l k C a l displaystyle u cal frac U Cal k Cal Deriva Variacion de la medida a lo largo del tiempo u d e r i v a C n C n 1 m a x 3 displaystyle u deriva frac C n C n 1 max sqrt 3 Temperatura Debida a la influencia de la temperatura u t e m p e r a t u r a T e m p e r a t u r a m a x 3 displaystyle u temperatura frac Temperatura max sqrt 3 Resolucion Minima variacion perceptible u r e s o l u c i o n R e s o l u c i o n 3 displaystyle u resoluci acute o n frac Resoluci acute o n sqrt 3 Inestabilidad Inestabilidad de la fuente de medida o equipo u i n e s t a b i l i d a d a m a x a m i n 2 3 displaystyle u inestabilidad frac a max a min 2 sqrt 3 Metodo Debida al metodo de medida posible metodo de medida indirecta de la magnitud a medir u m e t o d o L i m i t e m a x i m o 3 displaystyle u m acute e todo frac L acute i mite m acute a ximo sqrt 3 Repetibilidad Debida a las medidas realizadas por un mismo instrumento en distintas condiciones u r e p e t i t i b i d a d s 3 s i 1 n x i x 2 n 1 displaystyle u repetitibidad frac s sqrt 3 qquad s sqrt frac sum i 1 n x i x 2 n 1 Operador Debidos a equipos de medida analogicas especialmente por lo que se aconseja hacer coincidir las medidas con las divisiones de la escala u o p e r a d o r d i v i s i o n n 2 3 displaystyle u operador frac frac division frac n 2 sqrt 3 Reproducibilidad Debida a las medidas realizadas por distintos instrumentos en distintas condiciones u r e p r o d u c t i b i l i d a d s 3 s i 1 n x i x 2 n 1 displaystyle u reproductibilidad frac s sqrt 3 qquad s sqrt frac sum i 1 n x i x 2 n 1 Otras fuentes de incertidumbre de medida Editar Un conocimiento completo exigiria una cantidad infinita de informacion Los fenomenos que contribuyen a la incertidumbre y por tanto al hecho de que el resultado de una medicion no pueda ser caracterizado con un unico valor En la practica pueden existir muchas fuentes de incertidumbre en una medicion entre ellas las siguientes Definicion incompleta del mensurando Realizacion imperfecta de la definicion del mensurando Muestreo no representativo la muestra medida no representa el mensurando definido Efectos no adecuadamente conocidos de las condiciones ambientales o mediciones imperfectas de las mismas Limites en la discriminacion o resolucion del instrumento Valores inexactos de los patrones y materiales de referencia utilizados en la medicion Valores inexactos de constantes y otros parametros obtenidos de fuentes externas y utilizados en el algoritmo para la obtencion de datos Aproximaciones e hipotesis incorporadas en el metodo y el procedimiento de medicion Variaciones en observaciones repetidas del mensurando realizadas en condiciones aparentemente identicas Instrumentos de medicion EditarArticulo principal Instrumento de medicion En la siguiente lista se muestran algunos instrumentos de medicion e inspeccion Calibre pie de rey Pie de rey o calibrador Vernier universal Sirve para medir con precision elementos pequenos tornillos orificios pequenos objetos etc La precision de esta herramienta llega a la decima a la media decima de milimetro e incluso llega a apreciar centesimas de dos en dos cuando el nonio esta dividido en cincuenta partes iguales Para medir exteriores se utilizan las dos patas largas para medir interiores por ejemplo diametros de orificios las dos patas pequenas y para medir profundidades un vastago que sale por la parte trasera llamado sonda de profundidad Para efectuar una medicion se ajusta el calibre al objeto a medir y se fija La pata movil tiene una escala graduada 10 20 o 50 divisiones dependiendo de la precision La medicion con este aparato se hara de la siguiente manera primero se deslizara la parte movil de forma que el objeto a medir quede entre las dos patillas si es una medida de exteriores La patilla movil indicara los milimetros enteros que contiene la medicion Los decimales deberan averiguarse con la ayuda del nonio Para ello se observa que division del nonio coincide con una division cualquiera de las presentes en la regla fija Esa division de la regla movil coincidira con los valores decimales de la medicion Pie de rey de tornero Es muy parecido al anteriormente descrito pero con las unas adaptadas a las mediciones de piezas en un torno Este tipo de calibres no dispone de patillas de interiores pues con las de exteriores pueden realizarse medidas de interiores pero debera tenerse en cuenta que el valor del diametro interno debera incrementarse en 10 mm debido al espesor de las patillas del instrumento 5 mm de cada una Calibre de profundidad Es un instrumento de medicion parecido a los anteriores pero tiene unos apoyos que permiten la medicion de profundidades entalladuras y agujeros Tiene distintas longitudes de bases y ademas son intercambiables Banco de una coordenada horizontal Equipo de medicion para la calibracion de los instrumentos de medida Provisto de una regla de gran precision permite comprobar los errores de los utiles de medida y control tales como pies de rey micrometros comparadores anillos lisos y de rosca tampones quijadas etc Micrometro de exteriores MicrometroPerno micrometrico o Palmer es un instrumento que sirve para medir con alta precision del orden de una micra equivalente a 10 6 metros las dimensiones de un objeto Para ello cuenta con dos puntas que se aproximan entre si mediante un tornillo de rosca fina el cual tiene grabado en su contorno una escala La escala puede incluir un nonio Frecuentemente el micrometro tambien incluye una manera de limitar la torsion maxima del tornillo dado que la rosca muy fina hace dificil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precision del instrumento Los micrometros se clasifican de la siguiente manera Micrometro de exteriores es un instrumento de medida capaz de medir el exterior de piezas en centesimas Posee contactos de metal duro rectificados y lapeados Ejerce sobre la pieza a medir una presion media entre 5 y 10 N posee un freno para no danar la pieza y el medidor si apretamos demasiado al medir Micrometro digital es exactamente iguale al anterior pero tiene la particularidad de realizar mediciones de hasta 1 milesima de precision y es digital a diferencia de los anteriores que son analogicos Micrometro exterior con contacto de platillos de igual aspecto que los anteriores pero posee unos platillos en sus contactos para mejor agarre y para la medicion de dientes de coronas u hojas de sierra circulares Micrometro 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 dificil acceso Micrometro de profundidades se parece mucho al calibre de profundidades pero tiene la capacidad de realizar mediciones en centesimas de milimetro Micrometro de interiores mide interiores basandose en tres puntos de apoyo En el estuche se contienen galgas para comprobar la exactitud de las mediciones Reloj comparador Reloj comparador Es un instrumento que permite realizar comparaciones de medicion entre dos objetos Tambien tiene aplicaciones de alineacion de objetos en maquinarias Necesita de un soporte con pie magnetico Visualizadores con entrada Digimatic Es un instrumento que tiene la capacidad de mostrar digitalmente la medicion de un instrumento analogico Verificador de interiores Es un instrumento que sirve para tomar medidas de agujeros y compararlas de una pieza a otra Posee un reloj comparador para mayor precision y piezas intercambiables Gramil normal y gramil digital Gramil o calibre de altitud Es un instrumento capaz de realizar mediciones en altura verticalmente y realizar senalizaciones y paralelas en piezas Goniometro universal Es un instrumento que mide el angulo formado por dos visuales cifrando el resultado Dicho angulo podra estar situado en un plano horizontal y se denominara angulo azimutal o en un plano vertical denominandose angulo cenital si el lado origen de graduacion es la linea cenit nadir del punto de estacion o angulo de altura si dicho lado es la linea horizontal del plano vertical indicado que pasa por el punto de vista o de punteria Nivel de agua Es un instrumento de medicion utilizado para determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento Es un instrumento muy util para la construccion en general y para la industria El principio de este instrumento esta en un pequeno tubo transparente cristal o plastico el cual esta lleno de liquido con una burbuja en su interior La burbuja es de tamano inferior a la distancias entre las dos marcas Si la burbuja se encuentra entre las dos marcas el instrumento indica un nivel exacto que puede ser horizontal o vertical RevolucionesTacometro es un instrumento capaz de contar el numero de revoluciones de un eje por unidad de tiempo Estroboscopio es un elemento capaz de contar revoluciones y vibraciones de una maquinaria sin tener contacto fisico a traves del campo de accion que esta genera ElectricosVoltimetro instrumento para medir la diferencia de potencial entre dos puntos Amperimetro instrumento para medir la intensidad de corriente que circula por una rama de un circuito electrico Polimetro instrumento capaz de medir diferentes medidas electricas como tension resistencia e intensidad de corriente normal que hay en un circuito ademas de algunas funciones mas que tenga el instrumento dependiendo del fabricante Balanza Instrumento que es capaz de medir la masa de un determinado elemento Las hay de distintos tamanos y de distintos rangos de apreciacion de masas Calibre tapon cilindrico pasa no pasa Galgas para roscas y espesores Son reglas comparacion para ver el tipo de rosca de un tornillo o el espesor de un elemento La galga de rosca puede ser de rosca metrica o Whitworth Calibre pasa no pasaCalibre tampon cilindrico son elementos que sirven para comprobar el diametro de agujeros y comprobar que se adaptan a lo que necesitamos para respetar las tolerancias de equipo se someten a la condicion de pasa no pasa y tienen el uso contrario al calibre de herradura Calibre de herradura sirve para medir el diametro exterior de piezas con la condicion de pasa no pasa Calibre de rosca permite medir la rosca tanto de un macho como de una hembra sometidos a la condicion de pasa no pasa Instrumentos para inspeccion opticaLupa es un instrumento de inspeccion que permite ver objetos y caracteristicas que nos es imposible ver a simple vista Consigue aumentar lo que estamos viendo y el aumento depende de la graduacion optica del instrumento Microscopio instrumento de visualizacion que nos permite ver aspectos o caracteristicas de objetos con una vision microscopica y con los dos ojos simultaneamente Proyector de perfiles instrumento que permite ampliar con un factor conocido una pieza y poder observar su estructura mas pequena mediante la reflexion de su sombra Rugosimetro es un instrumento que mediante ondas es capaz de medir la rugosidad de la superficie de un objeto sin necesidad de ampliacion visual de la superficie del objeto Termometro Instrumento que permite realizar mediciones de temperatura Laser Como instrumento de medicion para la medicion de distancias con alta precision Durometro Durometro Instrumento electronico que permite medir y hacer pruebas de la dureza de distintos materiales ya sean metalicos ceramicos plasticos o de piedra Vease tambien EditarError aleatorio Error sistematico Instrumento de medicion Metrotecnia Sistema Interamericano de Metrologia Teoria de la medida Unidad de medidaReferencias Editar metrologia Diccionario de la lengua espanola vigesima segunda edicion Real Academia Espanola 2001 logia Diccionario de la lengua espanola vigesima segunda edicion Real Academia Espanola 2001 Dr Clemens Sanetra Rocio M Marban diciembre de 2012 Una infraestructura nacional de la calidad PDF Consultado el 13 de agosto de 2012 Joint Committee for Guides in Metrology JCGM WG 2 2008 International Vocabulary of Metrology Basic and General Concepts and Associated Terms PDF Consultado el 13 de agosto de 2012 International Vocabulary of Metrology Basic and General Concepts and Associated Terms VIM 3rd edition JCGM 200 2008Enlaces externos Editar Wikiquote alberga frases celebres de o sobre Medida El Diccionario de la Real Academia Espanola tiene una definicion para metrologia Centro Espanol de Metrologia CEM Entidad Nacional de Acreditacion ENAC Centro de Maquinas de Medicion CMM Mexico Datos Q394 Multimedia MetrologyObtenido de https es wikipedia org w index php title Metrologia amp oldid 135704444, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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