Capitulo 2[1]. Conceptos Basicos

7/23/2019 Capitulo 2[1]. Conceptos Basicos

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2. METROLOGIA. CONCEPTOS BASICOS.

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 quedeterminan 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 constantesfsicas fundamentales, encontrar las caractersticas, los niveles que definen y %aceparticular un fenmeno. &ambin busca me'orar sistemas de medicin para lograr uncontrol cada ve( ms rpido y ms confiable.

2.2.2 METROLOGA LEGAL

Asesora a las empresas buscando aplicar las normas nacionales e internacionales atodos los procesos de dise)o, desarrollo, produccin y control de productos en general.

Adems regulan la legislacin de las pesas y medidas. $n esta rama se encuentra elcentro de control de calidad y metrologa.

2.2.3 METROLOGA INDUSTRIAL

$sta metrologia trata de las variables fsicas en general. *eg+n el tipo de industria y lavariable que se desee controlar para un proceso especfico de metrologa industrial seclasifica en"

# imensional# -eomtrica# onderal# $lctrica

# &ermodinmica# /umica# 0tras dependiendo la variable industrial que se mane'e!.


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2.3. SISTEMA DE UNIDADES

2.3.1 SISTEMA INTERNACIONAL

$l sistema internacional de unidades *1! es el sistema co%erente de unidades adoptado yrecomendado por la Conferencia -eneral de esas y 2edidas C-2!.

EL LENGUAJE UNIVERSAL DE LAS MEDICIONES ES EL SISTEMA INTERNACIONALDE UNIDADES

2.3.1.1 ALGO DE HISTORIA

$n 3456, a finales de la 7evolucin 8rancesa, la Academia de Ciencias de ars

por encargo de la Asamblea 9acional 8rancesa presenta la proposicin para crearun sistema +nico de medidas .

$l :6 de mayo de 3;4< se adopt universalmente el *istema 2trico ecimal

mediante el tratado denominado la Convencin del 2etro

$n 3;4< se crea la Conferencia -eneral de esas y 2edidas, el Comit y la0ficina de esas y 2edidas $n un principio existieron varios sistemas C-* , 2=*, 2=*A, 2&*.

$n 35>; se selecciona el 2=* para estudio y en 35 se establece como sistema

de medicin. $n 35?6 denomina *istema 1nternacional de @nidades, a este sistema.

La Conferencia -eneral de esas y 2edidas, es la mxima autoridad de la

metrologa cientfica y es la que aprueba la nuevas definiciones del *1 yrecomienda a los pases que lo integren a sus legislaciones.

ALGUNOS ANTECEDENTES EN COLOMBIA

. $n 356< se promulga la ley Bla unidad de pesas y medidas es un elemento de unidadnacionalB

. $l sistema internacional se %ace obligatorio y oficial en Colombia mediante el decreto9o. 343 de 35?4 del 2$

ASPECTOS GENERALES DEL MARCO LEGAL

. $l decreto :3


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Las definiciones de las unidades de base adoptadas por la Conferencia -eneral de esasy 2edidas, son las siguientes"

$lMetrom!se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la lu( en elvaco en un lapso de 3 D :55 45: >E Conferencia -eneral de esas y 2edidas, 3543!.

La $'(e"$ *(+

se define como la intensidad luminosa, en una direccin dada de unafuente que emite una radiacin monocromtica de frecuencia 6 x 36

3: G( y cuya intensidad energtica en esa direccin es de 3D?; Hattpor esterradin 3?E Conferencia -eneral de esas y 2edidas, 3545!.

M$#'!t&(e/0 'o%re/ /%o"o/ (e "$/ &'!($(e/ SI (e $/e

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Lo'#!t&( metro m

M$/$ Filogramo Fg

T!e%)o segundo s

Corr!e'te e"4tr!$ amperio A

Te%)er$t&r$ter%o(!'5%!$

Felvin =

I'te'/!($( "&%!'o/$ candela cd

C$'t!($( (e /&/t$'!$ mol mol
http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/http://%20void%280%29/


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2.3.1.3 UNIDADES DERIVADAS

$stas unidades se forman por combinaciones simples de las unidades del *1 de base y deacuerdo con las leyes de la fsica. La siguiente tabla muestra algunos e'emplos de

unidades derivadas

MAGNITUD NOMBRE DE UNIDAD SIMBOLO

*@$781C1$ 2etro cuadrado mI

J0L@2$9 2etro c+bico mK

J$L0C1A 2etro por segundo mDs

AC$L$7AC109 2etro por segundo cuadrado mDsI

8@$7A 9eHton Fg.mDsI! 9

$9*1A =ilogramo por metro c+bico FgDmK

&7AMAN0 Nulio 9eHton metro! N

2.3.1.6 M7LTIPLOS 8 SUBM7LTIPLOS

La siguiente tabla muestra los prefi'os para los m+ltiplos y subm+ltiplos mas utili(ados

M7LTIPLO SMBOLO VALOR VALOR

exa $ 363; 3666666666666666666

peta 363< 3666666666666666

tera & 363: 3666666666666

giga - 36 5 3666666666

mega 2 36? 3666666

Filo F 36 3666

%ecto % 36: 366

deca da 36 36

SUBM7LTIPLO SMBOLO VALOR VALOR

deci d 363 6,3

centi c 36: 6,63

mili m 36 6,663

micro O 36? 6,666663

nano n 365 6,666666663

pico p 363: 6,666666666663

femto f 363< 6,666666666666663

atto a 363; 6,666666666666666663


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2.3.1.9 SUBM7LTIPLOS DEL MILMETRO

$l dominio de los subm+ltiplos del milmetro es fundamental para la toma de lecturas conlos diferentes instrumentos de medicin y que se van a estudiar en este curso. Gablar de

micras, dcimas o centsimas confunde a la mayora de personas que no mane'aninstrumentos de precisin. $l ob'etivo de este numeral es %acer claridad al respecto y queel estudiante no solamente logre entender, sino que adquiera %abilidad mental en lalectura de estas cifras.

2.3.2 SISTEMA INGL:S

UNIDADES ; SISTEMA INGL:S

$l sistema de unidades britnico o ingls aunque ya no est considerado por la BIPMMureau 1nternacional des oits et 2esures!, a+n se usa bastante y es muy frecuenteencontrar elementos mecnicos en pulgadas, pies, roscas Hit%Hort%, etc., pues son partede maquinas de origen norteamericano y del reino unido. ara ser breves y apuntar a loimportante en nuestro curso, encontrar a continuacin las tablas de conversiones de lasunidades de longitud ms pertinentes.

2.3.2.1 CONVERSIN DE UNIDADES B


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2.3.2.3 MIL:SIMAS DE PULGADA

La pulgada %abitualmente se divide en fracciones o milsimas de pulgada. La divisin enmilsimas es lo que encuentra a continuacin"

2.6 CARACTERSTICAS DE LOS INTRUMENTOS DE MEDICIN

A continuacin encuentra algunas de las caractersticas ms importantes de losinstrumentos de medicin.


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Algunos de los trminos utili(ados para describir las caractersticas de un instrumento demedicin son igualmente aplicables a dispositivos de medicin, transductores de medicino a sistemas de medicin.

Se'/!!"!($(

Cambio en la respuesta de un instrumento de medicin dividido por elcorrespondiente cambio en el estmulo.

Nota: la sensibilidad puede depender del valor del estmulo.

Re/o"&!=' *(e &' (!/)o/!t!-o !'(!$(or+

2enor diferencia entre indicaciones de un dispositivo indicador que puede ser distinguidasignificativamente.

Notas

3 ara un dispositivo indicador digital, es el cambio en la indicacin cuando el dgitomenos significativo cambia en un paso.

>o'$ %&ert$

2ximo intervalo a travs del cual un estmulo pude cambiar en ambas direcciones sinproducir cambios en la respuesta del instrumento de medicin.

Notas

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

: La (ona muerta, en ocasiones, se %ace deliberadamente grande para prevenir el cambioen la respuesta a peque)os cambios en el estmulo.

E/t$!"!($(

Aptitud de un instrumento de medicin para mantener constante en el tiempo suscaractersticas metrolgicas.

Notas

3 Cuando la estabilidad es considerada con respecto a otra %$#'!t&(que no sea eltiempo, debe ser especificada explcitamente.

Tr$'/)$re'!$

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


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Ejemplos

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

b! el termmetro de resistencia que calienta el medio cuya temperatura se intenta medir,no es transparente.

Der!-$

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

T!e%)o (e re/)&e/t$

1ntervalo de tiempo entre el instante en que es provocado un cambio brusco en elestmulo y el instante en que la respuesta alcan(a, y se mantiene dentro de lmitesespecificados, prximos a su valor final estable.

E?$t!t&( (e &' !'/tr&%e'to (e %e(!!='

Aptitud de un instrumento de medicin para entregar respuestas cercanas al valorverdadero.

Nota B$xactitudB es un concepto cualitativo.

E?$t!t&( e' "$ %e(!!='.

$s el grado en que las lecturas se acercan a la magnitud real.

Pre!/!=' e' "$ %e(!!='

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

Error *(e !'(!$!='+ (e &' !'/tr&%e'to (e %e(!!='

1ndicacin de un instrumento de medicin menos el valor verdadero de la magnitud deentrada correspondiente.

Notas

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

patrones de referencia.

Errore/ %5?!%o/ )er%!/!"e/ *(e &' !'/tr&%e'to (e %e(!!='+

L%!te/ (e" error )er%!/!"e *(e &' !'/tr&%e'to (e %e(!!='+

Jalores extremos del error permisible por especificaciones, regulaciones, etc, para uninstrumento de medicin dado.


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Se/#o *(e &' !'/tr&%e'to (e %e(!!='+

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

Not$ $l sesgo de un instrumento de medicin se estima normalmente por la media delerror de indicacin de un n+mero apropiado de mediciones repetidas.

Re)et!!"!($( *(e &' !'/tr&%e'to (e %e(!!='+

Aptitud de un instrumento de medicin para dar indicaciones casi similares paraaplicaciones repetidas de la misma magnitud a medir, ba'o las mismas condiciones demedicin

Notas

1 $stas condiciones incluyen"

reduccin al mnimo de las variaciones, debido al observadorP

el mismo procedimiento de operacin

el mismo observador

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

el mismo lugarP

las repeticiones reali(adas en perodos cortos de tiempo.

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

2.6.1 VOCABULARIO B


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M$#'!t&( (er!-$($

2agnitud definida, en un sistema de magnitudes, como funcin de las magnitudes bsicasde ese sistema.

U'!($( *(e %e(!($+

2agnitud particular, definida y adoptada por convenio, con la cual son comparadas otrasmagnitudes del mismo tipo para expresar la cantidad relativa a esa magnitud.

S%o"o (e &'$ &'!($( *(e %e(!($+

*mbolo convencional que designa una unidad de medida.

S!/te%$ (e &'!($(e/ *(e %e(!($+

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

dadas, para un sistema de magnitudes dado. Ejemplos "

a! *istema 1nternacional de @nidades, *1P

b! *istema de unidades 2=*.

S!/te%$ I'ter'$!o'$" (e U'!($(e/0 SI

*istema co%erente de unidades adoptado y recomendado por la Conferencia -eneral deesas y 2edidas C-2!.

M@"t!)"o (e &'$ &'!($( *(e %e(!($+

@nidad de medida mayor, la cual se forma a partir de una unidad dada, de acuerdo a unaescala convencional

Ejemplos

a! uno de los m+ltiplos decimales del metro es el FilmetroP

b! un m+ltiplo no decimal del segundo es la %ora.

S&%@"t!)"o (e &'$ &'!($( *(e %e(!($+

@nidad de medida menor, la cual se forma a partir de una unidad dada, de acuerdo a unaescala convencional.

Ejemplo uno de los subm+ltiplos decimales del metro es el milmetro.

Me(!!='

Con'unto de operaciones que tienen como ob'etivo determinar el valor de una magnitud.


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NotaLas operaciones pueden ser e'ecutadas automticamente.

Ver!!$!='

Con'unto de operaciones efectuadas por una entidad metrolgica, legalmente autori(ada,con el fin de comprobar y afirmar que un instrumento satisface enteramente las exigencias

o reglamentaciones de verificacin.

Ver!!$r *2+

Con'unto de operaciones que determinan una conformidad. $l verificar no entrega unalectura.

Metro"o#$

Ciencia de las mediciones.

Nota" la metrologa incluye todos los aspectos tericos y prcticos relacionados con lasmediciones, independientemente de la incertidumbre y de la rama de la ciencia o latecnologa donde ellas ocurran.

Re/&"t$(o (e &'$ %e(!!='

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

E?$t!t&( (e "$ %e(!!='

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

Notas

3 B$xactitudB es un concepto cualitativo.

: $l trmino )re!/!=' no debe ser utili(ado por BexactitudB.

Re)et!!"!($( *(e "o/ re/&"t$(o/ (e "$/ %e(!!o'e/+

Acuerdo ms cercano entre los resultados de mediciones sucesivas de la mismamagnitud a medir llevadas a cabo ba'o las mismas condiciones.

I'ert!(&%re (e %e(!!='

armetro, asociado al resultado de una medicin, que caracteri(a la dispersin de losvalores que pudieran ser ra(onablemente atribuidos a la magnitud a medir.

Error *(e %e(!!='+

7esultado de una medicin menos el valor verdadero de la magnitud a medir.


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Error re"$t!-o

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

Error $"e$tor!o

7esultado de una medicin menos la media que pudiera resultar de un infinito n+mero demediciones de la misma magnitud a medir llevadas a cabo ba'o condiciones derepetibilidad. $l error aleatorio es igual al error menos el error sistemtico

Error /!/te%5t!o

La media que puede resultar de un infinito n+mero de mediciones de la misma magnitud amedir llevadas a cabo ba'o condiciones de repetibilidad, menos el valor verdadero dedic%a magnitud. $l error sistemtico es igual al error menos el error aleatorio

I'/tr&%e'to (e %e(!!='.

ispositivo dise)ado para ser usado en %acer mediciones, solo o en unin de dispositivossuplementarios.

Me(!($ %$ter!$"!$($.

ispositivo dise)ado para reproducir o suministrar, de manera permanente durante suuso, uno o ms valores conocidos de una magnitud dada.

'(!e

arte fi'a o mvil de un dispositivo indicador cuya posicin con referencia a las marcas de

la escala es capa( de indicar el valor que se determina.

Ejemplos

a! indicadorP

b! punto luminosoP

c! superficie de un lquidoP

d! plumilla de registro.

E/$"$ *(e &' !'/tr&%e'to (e %e(!!='+

Con'unto ordenado de marcas, que asociadas a cualquier numeracin, forman parte de undispositivo indicador de un instrumento de medicin.

Nota:Cada marca se denomina %$r$ (e e/$"$


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E/$"$ "!'e$"

$scala, en la cual cada longitud de una divisin est relacionada al valor de divisincorrespondiente por un coeficiente de proporcionalidad que es constante a lo largo detoda la escala.

Nota @na escala lineal que tiene valores de divisin constantes se denomina e/$"$re#&"$r .

E/$"$ 'o "!'e$"

$scala, en la cual cada longitud de una divisin est relacionada al valor de divisincorrespondiente por un coeficiente de proporcionalidad que no es constante a lo largo detoda la escala. Algunas escalas no lineales reciben nombres especiales tales comoe/$"$ "o#$rt%!$0 e/$"$ &$(r5t!$.

D!$"

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

Pre!/!=' (e &'$ %e(!!='

-rado en que las lecturas se acercan entre s.

2.9 ERRORES EN LA MEDICIN

Al %acer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, auncuando las efect+e la misma persona, sobre la misma pie(a, con el mismo instrumento, elmismo mtodo y en el mismo ambiente repetibilidad!P si las mediciones las %acendiferentes personas con distintos instrumentos o mtodos o en ambientes diferentes,entonces las variaciones en las lecturas son mayores reproducibilidad!. $sta variacinpuede ser relativamente grande o peque)a, 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 serdespreciables o significativos, dependiendo, entre otras circunstancias de la aplicacinque se le d a la medicin.

Los errores surgen debido a la imperfeccin de los sentidos, de los medios, de laobservacin, de las teoras que se aplican, de los aparatos de medicin, de lascondiciones ambientales y de otras causas.


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2.9.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LOS ERRORES EN EL PROCESO DE MEDICIN

ERRORES ALEATORIOS *$/&$"e/+o OPERADOR

P$r$"$e

resin variable

Aproximaciones

o APARATO Nuegos

1nercia

o MEDIO AMBIENTE Gumedad

Jibraciones

olvo

Jariaciones de temperatura

ERRORES SISTEM

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