2.1 ANTECEDENTES

Metrología y NormalizaciónINGENIERÍA MECATRÓNICA

MACervan

tes

2014

BREVE HISTORIA:

Desde sus primeras manifestaciones, normalmente incluida dentro de la antropología general, pasando por la arquitectura y la agrimensura, hasta las transacciones comerciales, la propiedad de la tierra y el derecho a percibir rentas, donde se encuentra el rastro de alguna operación de medida, la metrología, al igual que hoy, ha formado parte de la vida diaria de los pueblos .

Antes del Sistema Métrico Decimal, no tenían más remedio que echar mano de lo que llevaban encima, su propio cuerpo, para contabilizar e intercambiar productos. Así aparece el pie, como unidad de medida útil para medir pequeñas parcelas, del orden de la cantidad de suelo

Aparece el codo, útil para medir piezas de tela u otros objetos que se pueden colocar a la altura del brazo, en un mostrador o similar. Aparece el paso, útil para medir terrenos más grandes, caminando por las lindes. Para medidas más pequeñas, de objetos delicados, aparece la palma y, para menores longitudes, el dedo

Pero hay un dedo más grueso que los demás, el pulgar, el cual puede incluirse en el anterior sistema haciendo que valga 4/3 de dedo normal. Con ello, el pie puede dividirse por 3 o por 4 según convenga. Y dividiendo la pulgada en 12 partes, se tiene la línea para medidas muy pequeñas

Al necesitarse una correspondencia entre unas unidades y otras, aparecen las primeras equivalencias: una palma tiene cuatro dedos; un pie tiene cuatro palmas; un codo tiene un pie y medio, esto es, 6 palmas; y si a ese codo se le añade un pie más, tenemos el grado o medio paso que es igual, por tanto, a un codo más un pie, o dos pies y medio, o diez palmas; y por fin el paso que es la distancia entre dos apoyos del mismo pie al caminar. Así que una vez decidido cuanto mide un pie, o un codo, todas las demás medidas se obtienen a partir de él, con lo cual Puede hacerse un primer esbozo de un sistema antropométrico coherente,

Dedo Pulgada

Palma Pie Codo vara

línea 1/9 1/ 12grano 1/4 3/16Dedo 3/4Pulgada 4/3 1

1/2Palma 4 3 1/4Palmo o cuarta 12 3 3/4 1/4Pie 16 12 4Codo 24 6 1.5Grado (1/2 paso)

40 10 2.5 5/3

Vara 48 12 3 2Paso 80 20 5 10/3Braza 96 24 6 4

CONVERSIONES ANTIGUAS

MAGNITUD BASE NOMBRE SÍMBOLO

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

corriente eléctrica Ampere A

temperatura termodinámica Kelvin K

cantidad de sustancia mol mol

intensidad luminosa candela cd

UNIDADES FUNDAMENTALES Unidad de Longitud: El metro (m) es la longitud recorrida por la luz en el vacío durante un período de tiempo de 1/299,792,458 s.

Unidad de Masa: El kilogramo (kg) es la masa del prototipo internacional de platino iridiado que se conserva en la Oficina de Pesas y Medidas de París.

Unidad de Tiempo: El segundo (s) es la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles fundamentales del átomo Cesio 133.

Unidad de Corriente Eléctrica: El ampere (A) es la intensidad de corriente, la cual al mantenerse entre dos conductores paralelos, rectilíneos, longitud infinita, sección transversal circular despreciable y separados en el vacío por una distancia de un metro, producirá una fuerza entre estos dos conductores igual a 2 × 10 -7 N por cada metro de longitud.

Unidad de Temperatura Termodinámica: El Kelvin (K) es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Unidad de Intensidad Luminosa: La candela (cd) es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 × 10 12 hertz y que tiene una intensidad energética en esta dirección de 1/683 W por estereorradián (sr).

Unidad de Cantidad de Sustancia: El mol es la cantidad de materia contenida en un sistema y que tiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 kilogramos de carbono 12. Cuando es utilizado el mol, deben ser especificadas las entidades elementales y las mismas pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, otras partículas o grupos de tales partículas.

UNIDADES FUNDAMENTALES

NOMBRE SÍMBOLO VALORyotta = Y 1024= 1 000 000 000 000 000 000

000 000zetta Z 1021 = 1 000 000 000 000 000 000

000exa E 1018 = 1 000 000 000 000 000 000peta P 1015 = 1 000 000 000 000 000tera T 1012 = 1 000 000 000 000giga G 109 = 1 000 000 000mega M 106 = 1 000 000kilo k 103 = 1 000hecto h 102 = 100deca da 101 = 10deci d 10-1 = 0,1centi c 10-2 = 0,01mili m 10-3 = 0,001

micro m 10-6 = 0,000 001Nano n 10-9 = 0.000 000 001

Tabla 19.- Prefijos para formar múltiplos y submúltiplos

NOM-008-SCFI-2002, Sistema General de Unidades de Medida.

METROLOGÍALa metrología es la ciencia de la medición. Su objetivo principal es garantizar la confiabilidad de las mediciones. La metrología es una ciencia en constante evolución y desarrollo; muchos de los progresos tecnológicos de la actualidad se dan gracias al avance de la metrología. La metrología puede dividirse en las siguientes Clases:

Metrología Industrial: Este campo tiene como objetivo garantizar la confiabilidad de las mediciones que se realizan día a día en la industria. Se aplica en:· La calibración de los equipos de medición y prueba.· La etapa de diseño de un producto o servicio.· La inspección de materias primas, proceso y producto terminado.· Durante el servicio técnico al producto.· Durante las acciones de mantenimiento.· Durante la prestación de un servicio.

Metrología Legal: Su objetivo es proteger a los consumidores para que reciban los bienes y servicios con las características que ofrecen o anuncian los diferentes fabricantes. debe ser ejercida por los gobiernos y entre sus campos de acción están:· Verificación de pesas, balanzas y básculas.· Verificación de cintas métricas.· Verificación de surtidores de combustible.· Verificación de productos pre - empacados.· Control de escapes de gas de automóviles.· Taxímetros.· Cilindros de gas.· Contadores Eléctricos, de agua y de gas, etc.Metrología Científica. En este campo se investiga intensamente para mejorar los patrones, las técnicas y métodos de medición, los instrumentos y la exactitud de las medidas. Se ocupa, entre otras, de actividades como:· Mantenimiento de patrones internacionales.· Búsqueda de nuevos patrones que representen o materialicen de mejor manera las unidades de medición.

La metrología también puede clasificarse según el tipo de variable que se está midiendo. De acuerdo con este criterio se han establecido áreas como:· Masas y Balanzas· Mediciones Longitudinales y Geométricas· Temperatura (Termometría)· Presión (Manometría)· Electricidad (Mediciones Eléctricas)· Humedad (Higrometría)· Volumen· Densidad· Tiempo y Frecuencia.· Fuerza· Torque· pH· Otras

Áreas De la Metrología.

MEDICIÓN [V.I.M 2.1]: Conjunto de operaciones cuyo objetivo es determinar el valor de una magnitud ó cantidad.De acuerdo con la definición anterior, la medición de una magnitud física consiste en asignar un número a dicha cantidad. En otras palabras, es una evaluación cuantitativa de la misma.

La medición se puede pensar como un proceso. El insumo o entrada del proceso es la definición de la magnitud por medir (¿qué se va a medir?).

A partir de este insumo una persona opera un instrumento siguiendo un método de medición, todo esto enmarcado dentro un medio ambiente.

El producto del proceso es un valor numérico llamado resultado de medición.

TERMINOLOGÍA BÁSICA

Control Dimensional Actividad tecnológica, dedicada a la obtención de información y su posterior procesamiento, teniendo como objetivo la evaluación de la conformidad de los productos industriales con sus especificaciones técnico dimensionalesMedir. Evaluar con los medios apropiados el tamaño de una característica, que por tradición y principalmente por su invariabilidad y repetibilidad se impone como referencia.

Conceptos asociados a la calibración. Patrón. Muestra de magnitud de una

característica en relación certificada con el patrón internacional, acreditada para calibrar. Trazabilidad. Cadena ininterrumpida de calibraciones registradas, que aseguran la conexión entre el patrón de la unidad de reconocimiento internacional para la característica a medir. Calibrar. Registrar y procesar y contrastar la información obtenida, en varios puntos a lo largo de su escala, con el valor de confianza de un patrón, o(combinaciones de patrones), que tienen la trazabilidad certificada, con el fin de evaluar su incertidumbre. Incertidumbre. Banda estrecha, con posición simétrica respecto al valor de muestreo, dentro de la cual la probabilidad (p) de encontrar el valor verdadero de la magnitud media, es superior al valor limite, que corresponde a la clase de cobertura propuesta..

Resultado de la calibración. Representación grafica de la relación matemática existente entre los valores indicados por el instrumento o el sistema sometido a la calibración y el valor certificado del patrón de referencia implicado como mesurando.Ajuste de un instrumento. Acción de mejora que consiste en modificar mediante componentes físicos o mediante programas el resultado de salida de un instrumento, con el fin de compensar la curva de calibración, asi se eliminan los resultados sistemáticos..

Términos y conceptos asociados a un instrumento . Estabilidad. Capacidad de un instrumento de medida de conservar sus características metrológicas en el tiempo..Mantenibilidad . Expresa la probabilidad de que, bajo las condiciones establecidas de su uso y mantenimiento, el equipo conserve su capacidad para realizar las funciones requeridas.Términos asociados a un proceso de medición Repetibilidad. Termino que define el intervalo de incertidumbre de los resultados de la medición repetitiva de un mismo mesurando bajo las mismas condiciones.Reproducibilidad. Termino que define el intervalo de incertidumbre de los resultados de la medición repetitiva de un mismo mesurando, bajo condiciones cambiantes

RESULTADOS DE MEDICIÓN Cuando la cifra que sigue inmediatamente a la ultima cifra a conservar es inferior a 5, la ultima cifra no cambia

Cuando la cifra que sigue inmediatamente a la ultima cifra a conservar es igual a 5 y esta seguida por al menos una cifra diferente de cero, la ultima cifra a conservar se aumenta en una unidad; pero si no esta seguida por ninguna otra cifra o si esta solamente seguida por ceros, la ultima cifra a conservar no cambia si es par, y aumenta en una unidad si es impar.

Cuando la cifra que sigue inmediatamente a la ultima cifra a conservar es superior a 5, la ultima cifra aumenta en uno.

El redondeo no debe realizarse en varias etapas, sino solamente una vez

EJERCICIO DE REDONDEO

CIFRA RESULTADO7.90746 7.9077.90850 7.9087.90338 7.9037.90950 7.9107.99962 8.0007.80654 7.8067.80998 7.810

Hacer en su libreta el redondeo de 5 decimales a tres

Autoevalúense Aciertos ______ Errores ______

1 metro = 1 m 0.1 m0.01 m

Uso general

1 milímetro

1 micrómetro = mm

0.001 m0.0001 m0.00001 m0.000001 m

= 0.1 mm= 0.001 mm= 0.0001 mm

Uso industrial

Uso en laboratorios de calibración

0.0000001 m0.00000001 m

= 0.0001 mm= 0.00001 mm

= 0.1 mm= 0.01 mm

1 nanómetro = 1 nm

0.000000001 m

= 0.000001 mm

= 0.001 mm

Uso en laboratorios con patrones primarios BIPM CENAM

1 pulgada decimal = 1 pulg1/10 pulg1/100 pulg1/1000 pulg1/10000 pulg

= 1 pulg= 0.1 pulg=0.01 pulg=0.001 pulg=0.0001 pulg

1 decima1 centésima 1 milésima1 diezmilésima

Uso industrial

Uso en laboratorios de calibración Uso

industrial

Uso en laboratorios de calibración

0.0000001 m0.00000001 m

= 0.0001 mm= 0.00001 mm

= 0.1 mm= 0.01 mm

1 nanómetro = 1 nm 0.000000001 m

= 0.000001 mm

= 0.001 mm

Uso en laboratorios con patrones primarios BIPM CENAM

Campo de aplicación de la metrología dimensional

ExterioresInteriores

Longitudes

Ángulos

Profundidades

Angulo cualquiera

Superficies Rugosidad

Orientación por elementos asociados

Formas

Formas por elementos aislados

Relación por elementos asociados

Forma de una superficie

PlanitudRectitud

CilindricidadCircularidad

Forma de una línea

ParalelismoPerpendicularidadInclinación

Localización de un elementoConcentricidadCoaxialidad

Campo de aplicación de la metrología dimensional