¿Qué es la Metrología? |
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No existe una definición clara y completa de la Metrología, con la que al menos los metrólogos se encuentren satisfechos, fuera de la clásica que la define como "ciencia de la medida". Sin duda ello es debido a que, estando latente en prácticamente todas las facetas de la vida diaria, casi nadie es consciente de ello.
En un intento de definición lo más completa posible, el profesor D. Carlos Granados propone la siguiente: "La Metrología es la ciencia que tiene por objeto el estudio de las propiedades medibles, las escalas de medida, los sistemas de unidades, los métodos y técnicas de medición, así como la evolución de lo anterior, la valoración de la calidad de las mediciones y su mejora constante, facilitando el progreso científico, el desarrollo tecnológico, el bienestar social y la calidad de vida".
La Metrología comprende pues todos los aspectos, tanto teóricos como prácticos, que se refieren a las mediciones, cualesquiera que sean sus incertidumbres, y en cualesquiera de los campos de la ciencia y de la tecnología en que tengan lugar. Cubre tres actividades principales:
1. La definición de las unidades de medida internacionalmente aceptadas.
2. La realización de las unidades de medida por métodos científicos.
3. El establecimiento de las cadenas de trazabilidad, determinando y documentando el valor y exactitud de una medición y diseminando dicho conocimiento.
La Metrología se considerar habitualmente dividida en tres categorías, cada una de ellas con diferentes niveles de complejidad y exactitud:
1. La Metrología Científica, que se ocupa de la organización y el desarrollo de los patrones de medida y de su mantenimiento (el nivel más alto).
2. La Metrología Industrial, que asegura el adecuado funcionamiento de los instrumentos de medida empleados en la industria y en los procesos de producción y verificación.
3. La Metrología Legal, que se ocupa de aquellas mediciones que influyen sobre la transparencia de las transacciones comerciales, la salud y la seguridad de los ciudadanos.
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¿Qué es el Sistema Metrológico Español? |
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El Sistema Metrológico Español (SME) está formado por el Centro Español de Metrología (CEM) y los laboratorios designados por éste como Asociados a él (ROA, IFA-CSIC, INTA, TPYCEA, CIEMAT, LCOE, ISCIII). Todos ellos forman la cúspide de la pirámide metrológica nacional, donde se establecen y mantienen los patrones primarios de las unidades de medida correspondientes al Sistema Internacional de Unidades (Sistema SI), declarado de uso legal en España por Ley 3/1985, de 18 de marzo, de Metrología.
La diseminación de las unidades de medida por todo el país, desde el nivel primario hasta las mediciones realizadas en la industria, el comercio, la ciencia, la educación o los servicios, manteniendo una trazabilidad demostrable a los patrones nacionales, se realiza mediante el concurso de laboratorios de calibración, la mayoría de ellos acreditados por la Entidad Nacional de Acreditación (ENAC). Este conjunto de laboratorios, junto con la propia ENAC, constituye parte importante del SME.
El funcionamiento correcto del SME es vital para la interconexión de todas las capas de la sociedad, en las cuales se realizan diariamente multitud de mediciones de diversa índole, con distinta trascendencia para los ciudadanos. Puede decirse que el SME permite garantizar la validez de todas las mediciones realizadas en España, así como la compatibilidad de éstas con las realizadas fuera de nuestras fronteras, aspecto básico para el reconocimiento internacional de nuestros intercambios comerciales y de nuestras contribuciones científico-técnicas.
El SME no tiene una dependencia orgánica única, estando compuesto por Instituciones y Organismos dependientes de distintos Ministerios, los cuales trabajan coordinadamente para garantizar la misión que tienen encomendada de manera conjunta. Sin embargo, es el Centro Español de Metrología (CEM) el que por ley resulta último responsable de esta infraestructura y del éxito de la misma, ejercitando la iniciativa legislativa y la firma de los acuerdos de cooperación oportunos, tendentes a lograr el mayor desarrollo metrológico de nuestro país.
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¿Qué importancia tiene la Metrología para la sociedad? |
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Las mediciones juegan un importante papel en la vida diaria de las personas. Se encuentran en cualquiera de las actividades, desde la estimación a simple vista de una distancia, hasta un proceso de control o la investigación básica.
La Metrología es probablemente la ciencia más antigua del mundo y el conocimiento sobre su aplicación es una necesidad fundamental en la práctica de todas las profesiones con sustrato científico ya que la medición permite conocer de forma cuantitativa, las propiedades físicas y químicas de los objetos.
El progreso en la ciencia siempre ha estado íntimamente ligado a los avances en la capacidad de medición. Las mediciones son un medio para describir los fenómenos naturales en forma cuantitativa. Como dijo Mendeleyev, "la Ciencia comienza donde empieza la medición, no siendo posible la ciencia exacta en ausencia de mediciones".
En la Europa actual, las mediciones suponen un coste equivalente a más del 1% del PIB combinado, con un retorno económico equivalente de entre el 2% y el 7% del PIB. Ya sea café, planchas de madera, agua, electricidad o calor, todo se compra y se vende tras efectuar procesos de medición y ello afecta a nuestras economías privadas. Los radares (cinemómetros) de las fuerzas de seguridad, con sus consecuencias económicas y penales, también son objeto de medición. Horas de sol, tallas de ropa, porcentaje de alcohol, peso de las cartas, temperatura de locales, presión de neumáticos, etc. Es prácticamente imposible describir cualquier cosa sin referirse a la metrología. El comercio, el mercado y las leyes que los regulan dependen de la metrología y del empleo de unidades comunes.
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¿Qué es el Centro Español de Metrología? |
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El Centro Español de Metrología (CEM), ubicado en Tres Cantos (Madrid), es un organismo autónomo adscrito a la Secretaría General de Industria del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, y el máximo órgano técnico de España en el campo de la Metrología.
La tarea más importante del CEM es la realización y mantenimiento de los patrones de las unidades legales de medida, conforme al Sistema Internacional de Unidades (SI), así como su diseminación en los ámbitos de la metrología científica, industrial y legal, constituyendo la cúspide de la pirámide metrológica en España. Los Certificados de Calibración emitidos por el CEM y sus Laboratorios Asociados, en las magnitudes no cubiertas por éste, garantizan que el elemento calibrado posee trazabilidad a los patrones nacionales realizados y mantenidos por el propio CEM y sus Laboratorios Asociados.
Con el fin de asegurar la validez, coherencia y equivalencia internacional de sus mediciones, el CEM, como miembro de EUROMET, participa junto con otros Institutos Nacionales de Metrología en comparaciones interlaboratorios organizadas por las diferentes Organizaciones Metrológicas Regionales (OMR) o por el propio Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), a través de sus Comités Consultivos.
El CEM es asimismo firmante del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo (ARM), redactado por el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), por el que todos los Institutos participantes reconocen entre sí la validez de sus Certificados de calibración y de medida para las magnitudes, campos e incertidumbres especificados en el Anexo C del Acuerdo, el cual refleja las Capacidades de Medida y Calibración (CMC) aceptadas a nivel internacional, soportadas por comparaciones internacionales y realizadas bajo un estricto Sistema de Gestión de la Calidad basado en la norma UNE-EN ISO/IEC 17025.
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¿Con qué frecuencia debo recalibrar mis patrones/instrumentos? |
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Esta es una cuestión difícil de contestar, ya que no existe un periodo fijo establecido. El periodo de recalibración depende de varios factores como son la frecuencia y ¿severidad¿ de uso, esta última dependiente tanto de las condiciones ambientales, como del cuidado puesto en la manipulación (patrones) y manejo (instrumentos). También hay que considerar la deriva inherente a determinados instrumentos y patrones.
Los patrones e instrumentos nuevos deben recalibrarse con mayor frecuencia, con objeto de determinar su estabilidad metrológica a lo largo del tiempo. Asimismo, debe evaluarse la incertidumbre de medida. Si tras varias recalibraciones se observa que la estabilidad es mejor que la incertidumbre requerida, entonces puede ampliarse el periodo de recalibración, pudiendo alcanzar hasta un máximo de cinco años; por el contrario, si es peor, deberá acortarse el periodo de recalibración, pudiendo llegarse incluso a la calibración diaria.
Por todo lo anterior, un Certificado de Calibración no incluye nunca la fecha de la próxima calibración. Es el cliente quien, en su laboratorio o empresa, debe definir el plazo de recalibración de los distintos elementos, dentro de su Sistema de Gestión de la Calidad.
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¿Es posible realizar una calibración sin evaluar su incertidumbre? |
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Según el Vocabulario internacional de términos metrológicos (VIM), el resultado de medición es "el valor atribuido al mensurando, obtenido por medición", y el resultado no está completo si no incluye información sobre la incertidumbre de medida.
Además, la norma UNE-EN ISO/IEC 17025:2005 - Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración indica claramente (5.10.4.1) que los certificados de calibración deben incluir la incertidumbre de medición. Así pues, para que un informe o certificado pueda ser llamado de calibración es indispensable acompañar los resultados de las mediciones de su respectiva incertidumbre.
Yendo más allá de los requisitos formales, los resultados de calibración se usan para corregir las lecturas de los instrumentos y para estimar la incertidumbre de las mediciones con ellos realizadas. Además, para garantizar el cumplimiento de tolerancias y especificaciones, debe tenerse en cuenta el efecto de la incertidumbre de medida.
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¿Cómo estimo la incertidumbre asociada a mis mediciones? |
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La incertidumbre de medición comprende, en general, muchas componentes; algunas de ellas pueden evaluarse a partir de la distribución estadística de los resultados de series de medidas, y pueden caracterizarse por desviaciones típicas experimentales; otras componentes, que también pueden ser caracterizadas por desviaciones típicas, se evaluan a partir de la asunción de determinadas distribuciones de probabilidad basadas en la experiencia o en otras informaciones.
Las etapas a seguir para evaluar y expresar la incertidumbre del resultado de una medición, tal como se presentan en la Guía para la expresión de la incertidumbre de medida, pueden resumirse como sigue:
1. Expresar matemáticamente la relación existente entre el mensurando Y y las magnitudes de entrada Xi de las que depende el mensurando, en la forma Y = f(X1, X2, ¿, XN), incluyendo correcciones y factores de corrección, que pueden contribuir significativamente a la incertidumbre del resultado.
2. Determinar los valores estimados xi de las magnitudes de entrada Xi, a partir del análisis estadístico de series de observaciones, o por otros métodos.
3. Evaluar las incertidumbres típicas u(xi) de cada valor estimado xi bien por análisis estadístico de series de observaciones (evaluación de tipo A), bien por otros medios (evaluación de tipo B).
4. Evaluar, si es el caso, las covarianzas asociadas a todas las estimaciones de entrada que estén correlacionadas.
5. Calcular el resultado de medición; esto es, la estimación y del mensurando Y, a partir de la relación funcional f utilizando para las magnitudes de entrada Xi las estimaciones xi obtenidas en el paso 2.
6. Determinar la incertidumbre típica combinada uc(y) del resultado de medida y, a partir de las incertidumbres típicas y covarianzas asociadas a las estimaciones de entrada.
7. Si debe obtenerse una incertidumbre expandida U, multiplicar la incertidumbre típica combinada uc(y) por un factor de cobertura k, normalmente comprendido entre los valores 2 y 3, para obtener U = k∙uc(y). Seleccionar k considerando el nivel de confianza (normalmente 95%) requerido para el intervalo y-U,y+U.
8. Documentar el resultado de medición y, junto con su incertidumbre típica combinada uc(y), o su incertidumbre expandida U, describir cómo han sido obtenidos los valores de y, y de uc(y) o U.
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¿Qué fuentes de incertidumbre es necesario considerar en una medición? |
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En una medición existen numerosas fuentes posibles de incertidumbre, entre ellas:
a) definición incompleta del mensurando,
b) realización imperfecta de la definición del mensurando,
c) muestra no representativa del mensurando (la muestra analizada puede no representar al mensurando definido),
d) conocimiento incompleto de los efectos de las condiciones ambientales sobre la medición, o medición imperfecta de dichas condiciones ambientales,
e) lectura sesgada de instrumentos analógicos, por parte del personal técnico,
f) resolución finita del instrumento de medida o umbral de discriminación,
g) valores inexactos de los patrones de medida o de los materiales de referencia,
h) valores inexactos de constantes y otros parámetros tomados de fuentes externas y utilizados en el algoritmo de tratamiento de los datos,
i) aproximaciones e hipótesis establecidas en el método/procedimiento de medida,
j) variaciones en las observaciones repetidas del mensurando, en condiciones aparentemente idénticas.
Estas fuentes no son necesariamente independientes, y algunas de ellas, a) a i), pueden contribuir a la j).
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Mi empresa desea montar un laboratorio nuevo. ¿Qué necesitamos tener en cuenta? |
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La norma UNE-EN ISO/IEC 17025:2005 - Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración indica, en el apartado 5.3, que las instalaciones del laboratorio, incluyendo fuentes de energía, iluminación y condiciones ambientales, deben ser tales que permitan la realización correcta de las mediciones.
Las condiciones ambientales no deben invalidar los resultados ni comprometer la calidad de las mediciones. Los requisitos técnicos para las instalaciones y las condiciones ambientales deben estar perfectamente documentados.
El laboratorio debe realizar además el seguimiento, control y registro de las condiciones ambientales según lo requieran las especificaciones, métodos y procedimientos correspondientes. Debe prestarse especial atención, dependiendo del tipo de medición, a la esterilidad biológica, el polvo, la interferencia electromagnética, la radiación, la humedad, el suministro eléctrico, la temperatura, los niveles de ruido y las vibraciones.
También se aconseja que exista una separación entre áreas vecinas en las que se realicen, si es el caso, actividades incompatibles, debiendo tomarse las medidas oportunas para prevenir la contaminación cruzada.
Asimismo, debe controlarse el acceso y uso de las áreas que afectan a la calidad de las mediciones. Por último recuerda que el orden y la limpieza del laboratorio deben ser también objeto de atención.
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¿Qué son las magnitudes de influencia? |
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Son aquellas magnitudes que no constituyen el objeto (mensurando) de la medición, pero que tienen un efecto sobre el resultado de medida, como por ejemplo, la temperatura de un micrómetro, o la presión y la humedad reinantes en un recinto donde se están efectuando mediciones de distancias mediante un sistema interferométrico láser.
Las magnitudes de influencia que deben considerarse son aquellas realmente significativas para el grado de exactitud con el que pretende determinarse el mensurando. Cuando las magnitudes de influencia se sitúan en un intervalo alrededor de determinados valores de referencia, entonces se dice que están bajo control. Por ejemplo, un laboratorio que se mantenga a una temperatura de (20 ± 0,5) ºC, mantiene bajo control la influencia de la temperatura sobre el tipo de mediciones que realiza, aunque se desconozca el valor concreto en un instante o localización determinada.
Cuando no es posible efectuar la medición con las magnitudes de influencia bajo control, hay que aplicar correcciones a los valores indicados o brutos, para que el resultado de medición ¿se corresponda¿ con el que se obtendría si se hubiese podido trabajar en condiciones controladas. Naturalmente, las correcciones se efectúan, en el mejor de los casos, a partir de leyes empíricas, no totalmente exactas, no logrando por tanto cancelar el error sistemático correspondiente y generando además una contribución específica a la incertidumbre de medida, derivada de la propia corrección aplicada.
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¿Qué diferencia existe entre calibración y verificación? |
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La calibración, según el Vocabulario internacional de términos metrológicos (VIM) es el conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medida o un sistema de medida, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de esa magnitud realizados por patrones.
La calibración determina las características metrológicas del instrumento o del material de referencia y se realiza mediante comparación directa con patrones de medida o materiales de referencia certificados. La calibración da lugar a un Certificado de Calibración y, en la mayoría de los casos, se fija una etiqueta al instrumento calibrado.
La verificación, por su parte, consiste en revisar, inspeccionar, ensayar, comprobar, supervisar, o realizar cualquier otra función análoga, que establezca y documente que los elementos, procesos, servicios o documentos están conformes con los requisitos especificados.
En cierto modo, puede decirse que la verificación es una calibración ¿relativa¿ ya que no se está tan interesado en el resultado final como en saber si, a partir de ese resultado, se cumplen o no unos requisitos especificados. Para pronunciarse al respecto, debe tenerse en cuenta la incertidumbre asociada al resultado (véase UNE-EN ISO 14253-1:1999).
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¿Hay alguna diferencia entre 'exactitud' y 'precisión'? |
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SI, existe una gran diferencia.
Aunque en el lenguaje de calle, ambos términos son sinónimos, sin embargo, metrológicamente, los términos exactitud y precisión, aunque relacionados entre sí, no deben intercambiarse, ya que la diferencia entre ambos es significativa.
El Vocabulario Internacional de términos fundamentales y generales de Metrología (VIM) define el término exactitud como el grado de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del mensurando, haciendo hincapié en que a) el término exactitud es cualitativo y b) que no se utilice el término exactitud en lugar de precisión. Sin embargo, este último término no aparece definido en el VIM, por lo que tomamos su definición y ligazón con el término exactitud de la norma UNE 82009-1, equivalente a la ISO 5725-1.
En esta norma, el término exactitud engloba a la veracidad y a la precisión, pudiendo escribirse
EXACTITUD = VERACIDAD + PRECISIÓN
La veracidad, definida como el grado de coincidencia entre el valor medio obtenido de una gran serie de resultados y un valor aceptado como referencia, viene expresada usualmente en términos de sesgo, definiéndose este como la diferencia entre el valor medio obtenido y un valor aceptado como referencia (p. ej., un valor convencionalmente verdadero del mensurando).
El sesgo es pues el error sistemático total, por oposición al error aleatorio, pudiendo existir uno o más errores sistemáticos contribuyendo al sesgo. A mayor error sistemático respecto al valor aceptado como referencia, mayor sesgo, y viceversa.
Por su parte, la precisión se define como el grado de coincidencia existente entre los resultados independientes de una medición, obtenidos en condiciones estipuladas, ya sea de repetibilidad, de reproducibilidad o intermedias.
Así pues, la precisión depende únicamente de la distribución de los resultados, no estando relacionada con el valor verdadero o especificado. La precisión se expresa generalmente a partir de la desviación típica de los resultados. A mayor desviación típica menor precisión.
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¿Qué es ENAC? |
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La Entidad Nacional de Acreditación (ENAC) es la encargada de acreditar laboratorios de calibración y de ensayo, además de entidades de certificación, verificadores medioambientales, entidades de inspección y entidades de ensayo.
La acreditación es el procedimiento mediante el cual un Organismo autorizado reconoce formalmente que una organización es competente para la realización de una determinada actividad de evaluación de la conformidad. La acreditación se concede tras realizar una evaluación técnica del laboratorio y se mantiene mediante revisiones y visitas periódicas. La acreditación está basada en normas internacionales; por ejemplo, la ISO/IEC 17025 "Requisitos generales para la competencia técnica de los laboratorios de calibración y de ensayo", y en especificaciones y directrices técnicas relevantes para el laboratorio particular.
La intención es que las calibraciones y ensayos realizados por los laboratorios acreditados en un país miembro sean aceptados por las autoridades y la industria del resto de países miembros, eliminando así barreras técnicas al comercio. Por ello, los organismos de acreditación poseen acuerdos multilaterales, de carácter regional e internacional, de forma que se reconozca y promocione la equivalencia mutua de cada uno de los sistemas y de los certificados e informes de calibración y ensayo expedidos por las organizaciones acreditadas.
ENAC participa activamente en todos los foros mundiales donde se establecen las políticas en materia de evaluación de la conformidad (ILAC, IAF, EA,...), siendo firmante del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo en el seno de la European Co-operation for Accreditation (EA).
Para más información visite las páginas www.enac.es y www.european-accreditation.org.
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¿Cuál es la diferencia entre un Certificado CEM y un Certificado ENAC? |
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Todos los certificados emitidos por el CEM son directamente trazables a los patrones nacionales mantenidos por el propio CEM o por sus Laboratorios Asociados.
El CEM, junto a otros 64 Institutos de Metrología y 101 Laboratorios Asociados pertenecientes a 45 Estados Miembros de la Convención del Metro, es firmante del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo (MRA) (http://www1.bipm.org/en/cipm-mra) del Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM).
La mayor parte de las mediciones y calibraciones efectuadas por el CEM han sido recíprocamente aceptadas por todos los firmantes del MRA tras un complejo proceso de revisión, y están publicadas en el Anexo C de dicho Acuerdo. Dichos trabajos se realizan conforme a un Sistema de Gestión de la Calidad basado en la norma UNE-EN ISO/IEC 17025, aprobado por el Comité Técnico de Calidad de EUROMET (http://www.euromet.org/tc/quality) y por el Comité Conjunto de Organizaciones Metrológicas Regionales y el BIPM (JCRB).
Por su parte, los Certificados ENAC se sitúan en el siguiente nivel metrológico e indican a sus usuarios que han sido emitidos como resultado de actividades acreditadas a través de la marca ENAC. La presencia de la marca ENAC en informes y certificados es la declaración pública del cumplimiento de los requisitos de acreditación, garantizándose, aparte de otras ventajas aportadas por la acreditación, su aceptación internacional.
Dentro de los criterios de acreditación, ENAC exige que los certificados de calibración externa de los laboratorios acreditados hayan sido emitidos por Laboratorios Nacionales firmantes del acuerdo de reconocimiento mutuo (MRA) del CIPM, por otros laboratorios acreditados por ENAC o por cualquier organismo de acreditación con que ENAC haya firmado un acuerdo de reconocimiento (EA, ILAC, ...). Por ello, la mayor parte de los laboratorios acreditados por ENAC cuenta con trazabilidad al CEM o a sus Laboratorios Asociados.
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¿Qué es la trazabilidad? |
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La Trazabilidad se define en el Vocabulario internacional de términos metrológicos como la propiedad del resultado de una medición o de un patrón tal que pueda relacionarse con referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones, teniendo todas las incertidumbres determinadas.
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¿Qué es el Acuerdo de Reconocimiento Mutuo del Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM)? |
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El CEM, junto a otros 64 Institutos de Metrología y 101 Laboratorios Asociados pertenecientes a 45 Estados Miembros de la Convención del Metro, es firmante del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo (MRA) (http://www1.bipm.org/en/cipm-mra) del Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM). Dicho Acuerdo obliga al CEM a contar con un Sistema de Gestión de la Calidad que soporte todas sus actividades de medición, tanto las referidas a los patrones nacionales como las referidas a las capacidades de medida y calibración (CMC) recíprocamente aceptadas entre todos los firmantes tras un complejo proceso de revisión, y publicadas en el Anexo C del MRA.
Estas capacidades de medida y calibración (CMC) están basadas en los resultados de comparaciones clave y suplementarias entre laboratorios, publicados en el Anexo B del MRA, y en la adopción de un Sistema de Gestión de la Calidad que asegure que la equivalencia de los patrones nacionales de medida es transferida y mantenida al nivel de las calibraciones ofertadas por el CEM.
EUROMET ha adoptado como norma con la que cubrir todas las actividades de calibración de los Institutos de Metrología la ISO/IEC 17025. De acuerdo con ello, todos los trabajos efectuados por el CEM se realizan conforme a un Sistema de Gestión de la Calidad basado en dicha norma y aceptado primeramente por el Comité Técnico de Calidad de EUROMET (http://www.euromet.org/tc/quality) y posteriormente por el Comité Conjunto de Organizaciones Metrológicas Regionales y el BIPM (JCRB), órgano encargado de la coordinación de todas las actividades ligadas al MRA.
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¿Podrían indicarme la equivalencia entre pulgadas (inches) y milímetros? |
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La pulgada (inch) es exactamente igual a 25,4 mm. Este valor fue establecido en julio de 1959, mediante acuerdo de los directores de los laboratorios nacionales de metrología de EE.UU., Canadá, Reino Unido, Australia y Sudáfrica ("Use of the International Inch for Reporting Lengths of Gauge Blocks", National Bureau of Standards (U.S.) Letter Circular LC-1033, May, 1959).
Los múltiplos de la pulgada; p. ej., el pie (foot), la yarda (yard), etc., son por tanto múltiplos de 25,4 mm.
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¿Es la pulgada una unidad legal de medida? |
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En España, NO.
Tanto la Ley 3/1985, de 18 de marzo, de Metrología, como el Real Decreto 1317/1989 por el que se establecen las Unidades Legales de Medida, y el 1737/1997, que modifica al anterior, definen como Unidades Legales de Medida, las unidades básicas y derivadas del Sistema Internacional de Unidades (SI), adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas y vigente en la Comunidad Económica Europea.
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¿Realiza el CEM algún tipo de calibración en unidades del sistema anglosajón? |
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Dado que dicho sistema de unidades es distinto del Internacional, de uso obligatorio en España, el CEM no certifica oficialmente ninguna medición expresada en unidades del sistema anglosajón. Si algún patrón, instrumento o muestra calibrada en el CEM, materializa o proporciona indicaciones en unidades fuera del Sistema SI, el CEM realiza la conversión oportuna y da como resultados oficiales valores expresados en unidades del Sistema SI.
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¿Se utiliza aún la barra de platino e iridio como patrón de longitud? |
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NO. Las dos barras de platino e iridio (Nos. 17 y 24) que materializaban el metro antes del advenimiento de las nuevas definiciones, se encuentran custodiadas de forma segura en el CEM, teniendo únicamente valor histórico.
Desde 1983, el metro se define como la longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío en una determinada fracción de segundo. La exactitud proporcionada por los láseres con los que en la actualidad se realiza de forma práctica la unidad de longitud es muy superior a la obtenida empleando las barras de platino e iridio, e incluso a la obtenida empleando la lámpara de kriptón, con la que se realizaba la definición anterior, de 1960.
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¿Calibra el CEM micrómetros y calibres pie de rey? |
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NO. El CEM no ofrece este tipo de servicios, ni otros similares, de bajo nivel metrológico. Son los laboratorios acreditados por la Entidad Nacional de Acreditación (ENAC) los que realizan este tipo de calibraciones. Un listado de laboratorios acreditados y sus alcances puede obtenerse visitando la página oficial de ENAC (www.enac.es).
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¿Pueden informarme acerca de libros sobre Metrología Dimensional? |
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En idioma español no existen demasiados, pero podemos destacar los siguientes:
Elementos de Metrología, Ángel Mª Sánchez, Javier Carro, ETSII-UPM, 1996.
Metrología: Práctica de la Medida en la Industria, AENOR, 1999.
Metrología Dimensional, Ramón Zeleny, Carlos González, Mc-Graw Hill, 1999.
Entre las publicaciones del CEM se encuentra la Clasificación de Instrumentos de Metrología Dimensional, junto a una larga serie de Procedimientos de Calibración y Manuales de Uso sobre Metrología Dimensional y otros campos metrológicos, los cuales pueden adquirirse a través del siguiente enlace (solicitar publicación).
En otros idiomas:
Fundamentals of Dimensional Metrology, Ted Busch, Wilkie Brothers Foundation, 2nd. ed., 1989.
Handbook of Dimensional Measurement, Francis T. Farago, Mark A. Curtis, 3rd ed., Industrial Press Inc., 2002.
Metrology for Engineers, J. Galyer, C. Shotbolt, Ed. Cassell, 4th ed., 5th impr., 1986.
The Gauge Block Handbook, Ted Doiron, John Beers, Dimensional Metrology Group, Precision Engineering Division, NIST Monograph 180; 145 p. June 1995, corrected in 2005.
Handbook of Geometrical Tolerancing, G. Henzold, Ed. Wiley, Reprint 1997.
Rough Surfaces, Tom R. Thomas, Imperial College Press, 2nd ed., 1999.
Handbook of Surface Metrology, David J.Whitehouse, IOP Publishing, 1994.
Development of Methods for the Characterisation of Roughness in Three Dimensions, K. J. Stout, Penton Press, 1993.
Industrial Metrology: Surfaces and Roundness, Graham T. Smith, Ed. Springer, 2002.
Fertigungsmesstechnik, Wolfgang Dutsche, 3. Auflage, B. G. Teubner, Stuttgart, 1996.
Genau Messen mit Koordinatenmessgeräten, Hans-Gerd Pressel, Ed. Expert-Verlag, 1997.
La lista anterior no es completa, y los títulos incluidos no suponen preferencia alguna frente a los no citados. Si Ud. conoce algún libro que debería estar en la lista anterior, por favor comuníquelo al Área de Longitud del CEM (longitud@cem.es).
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¿Dónde puedo adquirir patrones e instrumentos de metrología dimensional? |
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El CEM no vende patrones ni instrumentos, manteniendo además una posición imparcial respecto a los distintos fabricantes y distribuidores. Lo más útil y rápido hoy en día es sin duda una búsqueda a través de Internet.
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La longitud certificada de mis bloques patrón parece cambiar en cada calibración. ¿A qué se debe? |
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Existen dos razones principales para la variación de longitud en las sucesivas calibraciones de un bloque patrón. Por un lado, está la propia incertidumbre asociada a todo resultado de calibración. Por ejemplo, la actual incertidumbre dada por el CEM para un bloque de 2 mm calibrado por interferometría es de 17 nm. Esto significa que si se calibra el mismo bloque muchas veces, es de esperar que la mayor parte de los resultados (el 95%) estén dentro del rango de ± 17 nm en torno al resultado dado. Así, de año en año, algunos bloques pueden mostrar valores diferentes, dentro del rango de incertidumbre comunicada.
Analizando desde otro punto de vista la cuestión de la incertidumbre, también podemos decir que si tenemos una confianza del 95% en que el resultado comunicado se encuentra dentro del rango de ± 17 nm, puede ocurrir que de 100 calibraciones, 5 de ellas den valores alejados en más de 17 nm del valor convencionalmente verdadero. De hecho, si todos los bloques se encuentran siempre dentro de los límites de incertidumbre, deberemos sospechar que dicha incertidumbre es mejorable, y deberíamos intentar mejorarla.
La otra razón es que los propios bloques varían su longitud a lo largo del tiempo. El acero es una mezcla básicamente de hierro y carbono, pero tiene también otros componentes, como son el silicio, el cromo, etc. Todos estos componentes no se hallan en equilibrio, tras el proceso de fundición y conformación del bloque patrón, sino que los átomos situados en diversas fases tratan de encontrar el estado de menor energía, lo que origina transformaciones internas, dando lugar a dislocaciones y a variaciones de volumen específico, por lo que es posible observar a lo largo del tiempo cómo algunos bloques cambian su longitud algunos µm/m/año. Así, un bloque largo puede crecer o disminuir proporcionalmente más que uno pequeño. Este hecho suele ponerse de manifiesto en las comparaciones inter-laboratorios.
La norma aplicable a los bloques patrón (UNE-EN ISO 3650:2000) limita la variación permitida de los bloques a 1 µm/m/año. La mayor parte de los bloques de acero y de metal duro se mantienen dentro de este límite. Sobre el comportamiento de otros materiales más recientes, p. ej., la cerámica, no se tiene aún suficiente historial para conocer perfectamente su comportamiento.
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¿Cómo calcular la deformación de una pieza sometido a presión entre dos palpadores de caras planas? |
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Las fórmulas correspondientes pueden encontrarse en el artículo Elastic Compression of Spheres and Cylinders at Point and Line Contact, M J Puttock, E G Thwaite (National Standards Laboratory, Technical Paper No. 25, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Australia, Melbourne, 1969). Este artículo presenta de manera clara las fórmulas y datos necesarios para el cálculo de los efectos debidos a la compresión, al emplear esferas y cilindros en mediciones realizadas en el campo de la metrología dimensional.
En el enlace http://emtoolbox.nist.gov/Elastic/Photo.asp del NIST puede calcularse de forma automática la deformación derivada de varios casos prácticos de compresión.
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¿Cuál es la temperatura de referencia en metrología dimensional? |
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La temperatura internacionalmente acordada es 20 °C. Dicha temperatura viene definida en la norma UNE-EN ISO 1:2003 ¿ Especificación geométrica de productos (GPS). Temperatura normalizada de referencia para la especificación geométrica y verificación de productos. (ISO 1:2002). Esta norma puede obtenerse en AENOR (www.aenor.es), o en ISO (www.iso.ch) en la versión original en inglés.
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Acabo de sacar mi patrón del maletero del coche ¿Cuánto tiempo hay que esperar hasta poder medirlo? |
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El tiempo que le lleva a un patrón alcanzar la temperatura ambiente en el laboratorio depende tanto de su masa como de la diferencia de temperatura entre el maletero del coche y el laboratorio. En el caso ideal sería necesario ir observando la temperatura y esperar hasta que esta sea igual a la del laboratorio. La otra cuestión es ¿qué incertidumbre estoy dispuesto a aceptar?. Puede ocurrir que una diferencia de 5 ºC sea aceptable para una incertidumbre dada.
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No se si mi máquina de medición por coordenadas (MMC) debe calibrarse, verificarse... |
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El fabricante calibrará la MMC y obtendrá un mapa de los distintos errores geométricos de la máquina. Cuando la suministre, realizará un test de aceptación de la máquina, para ver si cumple las especificaciones. Esta verificación deberá repetirse periódicamente para comprobar que la máquina se mantiene dentro de especificaciones (re-verificación). Además, es conveniente realizar comprobaciones a más corto plazo.
Al utilizar la máquina, el sistema de palpado debe ser también controlado mediante un patrón materializado de dimensión conocida (normalmente una esfera patrón).
- Para más información véase la serie de normas UNE-EN ISO 10360
UNE-EN ISO 10360-1/AC:2004 - Especificación geométrica de productos (GPS). Ensayos de aceptación y de verificación periódica de máquinas de medición por coordenadas (MMC). Parte 1: Vocabulario. (ISO 10360-1:2000/Cor.1:2002).
UNE-EN ISO 10360-1:2001 - Especificación geométrica de productos (GPS). Ensayos de aceptación y de verificación periódica de máquinas de medición por coordenadas (MMC). Parte 1: Vocabulario. (ISO 10360-1:2000).
UNE-EN ISO 10360-2:2002 - Especificación geométrica de productos (GPS). Ensayos de aceptación y de verificación periódica para máquinas de medición por coordenadas (MMC). Parte 2: MMC utilizadas para la medición de tamaño. (ISO 10360-2:2001)
UNE-EN ISO 10360-3:2001 - Especificación geométrica de productos (GPS). Ensayos de aceptación y de verificación periódica de máquinas de medición por coordenadas (MMC). Parte 3: MMC con el eje de una mesa giratoria como cuarto eje. (ISO 10360-3:2000)
UNE-EN ISO 10360-4:2001 - Especificación geométrica de productos (GPS). Ensayos de aceptación y de verificación periódica de máquinas de medición por coordenadas (MMC). Parte 4: MMC usadas en modo de medición por barrido. (ISO 10360-4:2000)
UNE-EN ISO 10360-5:2001 - Especificación geométrica de productos (GPS). Ensayos de aceptación y de verificación periódica de máquinas de medición por coordenadas (MMC). Parte 5: MMC con cabezales de palpadores múltiples. (ISO 10360-5:2000)
UNE-EN ISO 10360-6:2002 - Especificación geométrica de productos (GPS). Ensayos de aceptación y de verificación periódica de máquinas de medición por coordenadas (MMC). Parte 6: Estimación de errores en determinación de elementos gaussianos asociados. (ISO 10360-6:2001)
- Véase también el documento ENAC NT-15, rev 2, abril 2005, Calibración de medidoras por coordenadas - Criterios de trazabilidad, el cual establece los criterios de ENAC en cuanto a la trazabilidad transmitida mediante máquinas medidoras por coordenadas, tanto en laboratorios de calibración como en laboratorios de ensayo.
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¿Cómo puedo calibrar mi teodolito? |
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La respuesta a esta pregunta no es tan sencilla, dado que el término calibración, aplicado a un teodolito puede tener distintos significados para diferentes usuarios.
Para una utilización normal en ingeniería civil, donde suelen emplearse un par de teodolitos, y la técnica de voltear el ocular, los teodolitos son en esencia instrumentos auto-verificables, que no requieren calibración.
Pero si se utiliza un único teodolito para la medición de un ángulo, entonces hay varios parámetros que deben verificarse:
El descentrado de los círculos graduados -auto-corregible, si el teodolito se utiliza empleando el método de las dos lecturas (volteo del ocular).
La perpendicularidad entre los ceros de los círculos vertical y horizontal - el usuario puede verificarla y ajustarla fácilmente (muchos teodolitos tienen un control para su ajuste por parte del usuario).
La exactitud de las escalas angulares es sin embargo difícil de verificar - el circulo horizontal puede verificarse comparándolo con las indicaciones de una mesa angular y un colimador fijo, pero es extremadamente difícil establecer un sistema para verificar el circulo vertical.
La rectitud de la línea de visión; es decir, la capacidad de que el telescopio mantenga la dirección de puntería cuando se cambia el enfoque, es virtualmente imposible de verificar.
El Centro Español de Metrología sí realiza este tipo de calibraciones de dificultad elevada. Otras calibraciones más accesibles, en este mismo campo, son realizadas por algunos laboratorios acreditados por ENAC (www.enac.es).
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¿Cuántos patrones necesito para verificar las prestaciones de mi instrumento medidor de rugosidad? |
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La norma UNE-EN ISO 5436-1:2001 - Especificación geométrica de productos (GPS). Calidad superficial: Método del perfil; patrones. Parte 1: Medidas materializadas. (ISO 5436-1:2000) describe varios tipos de patrones con los que es conveniente contar para la calibración de los instrumentos medidores de rugosidad.
Así, es recomendable contar con un grupo de patrones de escalón (Tipo A), para la calibración de la amplificación vertical, dotándola de trazabilidad a la unidad de longitud. Teniendo varios patrones de este tipo podemos elegir siempre el más próximo al valor nominal del patrón a calibrar, minimizando así la posible falta de linealidad del equipo. Debe contarse también con un grupo de patrones de espaciamiento (Tipo C), para la calibración de los ejes laterales, un patrón para el control del palpador (Tipo B), uno o más patrones de rugosidad de tipo aleatorio (Tipo D), para la verificación de las propiedades dinámicas y un patrón para verificar el sistema de coordenadas del instrumento (p. ej., un hemisferio) (Tipo E). También es conveniente emplear un vidrio de planitud, para controlar el ruido del sistema.
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¿Con qué frecuencia debo calibrar mis patrones de planitud? |
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El CEM recomienda que todos los patrones de planitud (vidrios, espejos, bases de adherencia de interferómetros, etc.) se recalibren entre tres y cinco años, dependiendo de la precisión requerida y de la frecuencia y severidad de uso.
Estos patrones deben observarse periódicamente para comprobar que no poseen demasiadas rayas y marcas sobre su(s) superficie(s) de medida; este es el caso de las bases de adherencia de los interferómetros, sometidas constantemente a desgaste en el proceso de adherir sobre ellas los bloques patrón a calibrar. Debe vigilarse que los bloques no posean rebabas en las aristas de las caras de medida. Los sistemas de análisis de franjas de los interferómetros modernos también pueden verse afectados por daños superficiales y contaminación. A veces será necesario recurrir a crear máscaras mediante software, para evitar zonas deterioradas, que darían lugar a errores de medida.
Es importante que los elementos planos se calibren en la mismo posición en que van a trabajar posteriormente, teniendo así en cuenta el posible pandeo debido a la atracción de la gravedad.
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¿Cómo calibra el CEM sus propias referencias de planitud? |
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El CEM cuenta con dos interferómetros de tipo Fizeau con los que realiza calibraciones de planitud, por métodos ópticos, alcanzando una incertidumbre de entre 10 y 20 nm. Ambos interferómetros cuentan con superficies de referencia de valor pico-valle en torno a 20 nm. La calibración de estas superficies de referencia se realiza siguiendo el método de los tres planos, empleando tres superficies de referencia y una metodología específica que permite deducir el valor absoluto de planitud de cada uno de los elementos.
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¿En qué consiste la regla del 10%? |
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La regla del 10% dice que si la tolerancia de un elemento es t, entonces el instrumento utilizado para demostrar el cumplimiento de la especificación debe tener una incertidumbre igual o mejor que t/10. En la práctica a veces es difícil obtener incluso t/5 pero, cualquiera que sea la tolerancia y la incertidumbre, siempre es necesario tomar una decisión al respecto.
La norma relevante en esta materia es la UNE-EN ISO 14253-1:1999 - Especificación geométrica de productos (GPS). Inspección mediante medición de piezas y equipos de medida. Parte 1: Reglas de decisión para probar la conformidad o no conformidad con las especificaciones. (ISO 14253-1:1998).
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¿Es aceptable aplicar redondeos a las tolerancias? |
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La respuesta es NO. Lo que es necesario tener en cuenta es la incertidumbre de medida. Este tema está contemplado en la norma UNE-EN ISO 14253-1:1999 - Especificación geométrica de productos (GPS). Inspección mediante medición de piezas y equipos de medida. Parte 1: Reglas de decisión para probar la conformidad o no conformidad con las especificaciones. (ISO 14253-1:1998). Si se siguen las reglas establecidas en dicha norma, el valor 0,047 2 mm no es conforme con la especificación. La incertidumbre expandida del sistema de medida debe ser mejor que 1/10 de la zona de tolerancia. Para una zona de tolerancia de 0,002 mm, es necesario pues tener una incertidumbre expandida de medida de 0,000 2 mm. Si la resolución del equipo es 0,000 1 mm, va a haber problemas para lograr dicha incertidumbre. Aún con una incertidumbre expandida de 0,000 2 mm el resultado medido está fuera de la zona de tolerancia en una cantidad igual a la propia incertidumbre expandida (o, dicho de otra manera, es encuentra 1/10 fuera de la zona de tolerancia).
Este es un caso especial en el que no puede hablarse ni de conformidad ni de no conformidad con la especificación. En este caso, la norma ISO 14253 indica que la zona de conformidad debe reducirse en una cantidad igual a la incertidumbre expandida. Recíprocamente, la zona de no conformidad debe expandirse en una cantidad igual a la incertidumbre expandida. Para la zona intermedia, no puede probarse ni la conformidad ni la no conformidad. Esto puede parecer extraño pero hay que recordar que corresponde al suministrador probar la conformidad y al receptor probar la no conformidad.
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¿Qué relación existe entre 'exactitud', 'precisión' e 'incertidumbre'? |
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Cuando expresamos el resultado de una medición en la forma debida; es decir, añadiendo al resultado la incertidumbre asociada al mismo, por ejemplo, 5,47 mm ± 0,02 mm, lo que estamos indicando es el nivel de confianza existente, normalmente un 95%, de que el verdadero valor del mensurando se encuentre dentro del intervalo ± 0,02 mm.
Es la diferencia entre el resultado y el valor convencionalmente verdadero o de referencia, la que nos informa del sesgo o error sistemático total existente. Si dicho error es corregible, entonces cuanto más precisa haya sido la medición (menor dispersión se haya observado en los resultados), menor incertidumbre asociada obtendremos, aunque también existirán contribuciones a la incertidumbre procedentes de las propias correcciones efectuadas. No hay que olvidar que para la estimación de la incertidumbre, se parte de la hipótesis de que todos los errores sistemáticos conocidos han sido corregidos previamente.
Si el error sistemático no es corregible, entonces la incertidumbre aumentará, ya que habrá que combinar la desviación típica que caracteriza la precisión, con el propio error sistemático, a fin de obtener una incertidumbre que englobe todas las contribuciones.
En resumen, siempre ocurre que a mayor precisión, menor incertidumbre, pero si la medición no es exacta y hay errores sistemáticos sin cancelar, a igual precisión, la incertidumbre será tanto mayor cuanto mayor sean dichos errores, siempre que actuemos como indica la Guía para la expresión de la incertidumbre y los tengamos en cuenta en la estimación de U.
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¿Cuál es la diferencia entre una masa y una pesa? |
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Una masa es cualquier sólido del que se quiere determinar su masa. Un pesa es una masa cuyas características (material, dimensiones, masa, calidad superficial,..) está regulada de acuerdo con la recomendación internacional OIML R111 (2004).
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¿Qué es la masa convencional? |
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Para una pesa a 20 ºC la masa convencional es el valor de masa de una pesa de referencia con una densidad de 8000 kg/m3 en un aire de 1,2 kg/m3.
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¿Por qué es necesario saber el valor de la densidad de una masa para saber el valor de la masa? |
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En la determinación del valor de masa (real y convencional) existen una corrección, el empuje del aire, que depende de la densidad de la masa. En muchos casos basta saber el tipo de material de la que está hecha para hacer una estimación de su densidad, aunque la incertidumbre asociada será alta. Para el caso de las pesas la clase a la que pertenezcan establecerá unos límites de densidad establecidos en la OIML R111. Dicha recomendación recoge también los métodos factibles para la determinación de la densidad de una pesa de acuerdo a su clase.
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¿Cómo se puede determinar la gravedad local? |
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La forma más exacta es midiéndola mediante un gravímetro. Existen fórmulas para determinar de forma aproximada la gravedad local. Una de ellas es:
g = 9,780 327 (1 + A sin2 L - B sin2 2L) ¿ 3,086 ¿ 10-6 H m·s-2
donde
g = gravedad local
A = 0,005 302 4
B = 0,000 005 8
L = latitud
H = altura en metros sobre el nivel del mar
La incertidumbre de esta fórmula es 10-4(k = 2). Para saber la incertidumbre de la gravedad local faltaría añadirle las contribuciones por incertidumbre en la determinación de la altitud y la altura.
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¿Cómo se calcula la densidad del aire? |
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La densidad del aire se calcula a partir de la ecuación recomendad por el CIPM (establecida por Giacomo y modificada por Davis) mediante la medida de la presión atmosférica, la temperatura de rocío (o humedad relativa) y la temperatura ambiente. Si se requiere gran exactitud se ha de incluir la fracción de CO2. Dicha ecuación y otras más simplificadas se incluyen en la recomendación OIML R111 (2004). En un futuro se prevé la modificación de dicha ecuación.
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¿Cómo se calibra un transductor de fuerza? ¿Y uno de par? |
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Un transductor de fuerza se calibra siguiendo la norma UNE EN ISO 376 "Materiales metálicos. Calibración de los instrumentos de medida de fuerza utilizados para la verificación de las máquinas de ensayo uniaxial" y el de par siguiendo la recomendación EURAMET/cg-14/v.01 "Guidelines on the Calibration of Static Torque Measuring Devices" (antigua EA 10/14).
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¿Cuál es la diferencia entre presión absoluta, relativa y diferencial? |
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La presión absoluta tiene como referencia el vacío absoluto (ausencia de partículas) por lo que siempre es positiva. La presión relativa es la que toma como referencia la presión atmosférica. Así habrá presiones relativas positivas (mayores que la presión atmosférica) y negativas (inferiores a la presión atmosférica). La presión diferencial tiene como referencia otra presión. Se utiliza este término cuando se mide una diferencia de presiones, por lo que podrá ser positiva o negativa.
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¿Qué significan las letras "a" y "g" después de una unidad de medida de presión? |
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Ambas vienen del inglés, "a" se refiere a presión absoluta (del inglés absolute) y "g" se refiere a presión relativa (del inglés gauge). Generalmente lo utilizan los fabricantes para diferenciar el tipo de unidad medida.
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¿Cuándo se habla de presión y cuándo de vacío? |
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En general el vacío es una región dentro del campo de la presión y se corresponde con la región comprendida entre el cero absoluto y la presión atmosférica. Normalmente se utiliza el término presión cuando lo que se mide es fuerza por unidad de superficie y se utiliza el término vacío cuando se mide densidad de moléculas de gas.
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¿Qué es el alto vacío? |
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Cuando se habla de vacío, normalmente se le añade un adjetivo (alto, bajo, medio) para delimitar el rango de presiones al que nos estamos refiriendo. No hay una clasificación única, pero todas suelen ser parecidas. He aquí una de ellas:
Rango de presiones (Pa); Grado de vacío
1·105 a 1·103; Vacío bajo
1·103 a 1·10-1; Vacío medio
1·10-1 a 1·10-4; Alto vacío
1·10-4 a 1·10-7; Muy alto vacío
1·10-7 a 1·10-10; Ultra-alto vacío (UHV)
<1·10-10; Ultra-alto vacío extremo (EHV o XHV)
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¿En qué se diferencian el método volumétrico y el gravimétrico para la calibración de volumen? |
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En el método volumétrico se determina el volumen del recipiente mediante vertidos sucesivos del contenido de vasijas calibradas a la vasija cuyo volumen queremos conocer. En el método gravimétrico se determina el volumen del recipiente a partir de la densidad del agua y la diferencia de masa entre la masa del recipiente vacío y la masa del recipiente lleno de agua.
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¿Qué es la presión sonora? ¿Y el nivel de presión sonora? |
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La presión sonora en un punto es la diferencia entre la presión instantánea y la presión media ambiente. El valor mínimo de presión sonora que una persona adulta puede oír es del orden de 20 mPa, mientras que la presión atmosférica normal es aproximadamente105 Pa.
El nivel de presión sonora es 20 log (p/20 mPa).La presión sonora y el nivel de presión sonora se refieren generalmente al valor cuadrático medio de la presión.
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¿Qué es campo de presión, campo libre y campo difuso en acústica? |
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Un campo de presión se caracteriza por una presión sonora que tiene la misma magnitud y fase en cualquier posición del campo. Los campos de presión se pueden encontrar en recintos o cavidades que son pequeñas comparadas con la longitud de onda.
Un campo libre es un campo en que los efectos de los límites son insignificantes para el rango de frecuencias de interés. Pueden generarse bien en cámaras anecoicas o bien en el exterior, lejos de superficies reflectantes.
Existe un campo difuso si el campo es creado por ondas sonoras que llegan más o menos simultáneamente desde todas las direcciones con igual probabilidad y nivel. Un campo sonoro difuso se puede generar en el interior de una habitación con paredes reflectantes.
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¿Qué es la Escala Internacional de Temperatura de 1990 (EIT-90)? |
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Debido a la creciente necesidad de mejora en la exactitud de medida de la temperatura y ante la imposibilidad de alcanzarla mediante termómetros termodinámicos, a finales del siglo XIX se acordó una escala internacional de temperatura. En su primera reunión tras la "Convención del Metro", la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) en 1887 estableció la "Escala Normal de Hidrógeno". En 1927 la CGPM adoptó la primera Escala Internacional de Temperatura y en 1937 el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) creó el Comité Consultivo de Termometría que debería preparar los borradores de las revisiones de las Escalas que adoptaría la CGPM. La última revisión y que está en vigor en la actualidad es la Escala Internacional de Temperatura de 1990 (EIT-90).
Como características generales de las Escalas Internacionales y su evolución se puede destacar:
- Mayor facilidad de realización y mantenimiento que la escala termodinámica.
- Mantenerse tan próximas a las temperaturas termodinámicas como fuese posible en el momento de su publicación.
- Mantener una reproduciblidad superior a la incertidumbre de la realización de la escala termodinámica correspondiente.
- Aumentar el campo de definición según las necesidades tecnológicas del momento.
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 fue adoptada por el Comité Internacional de Pesas y Medidas en su sesión de 1989, de acuerdo con la invitación formulada en 1987 por la 18ª Conferencia General de Pesas y Medidas. Esta Escala reemplazó a la Escala Práctica Internacional de Temperatura de 1968 (edición corregida de 1975) y a la Escala Provisional de Temperatura de 1978 entre 0,5 K y 30 K.
La EIT-90 comprende rangos y sub-rangos de temperatura y, en cada una de ellos, existe una definición de T90. La EIT-90 ha sido concebida de tal manera que, en toda su extensión y para toda temperatura, T90 sea numéricamente tan próxima como sea posible a la temperatura termodinámica, siguiendo las mejores estimaciones efectuadas en el momento de adopción de la escala. En comparación con las medidas directas de la temperatura termodinámica, las medidas de T90 son fáciles, precisas y muy reproduciblesº1.
Entre 0,65 K y 5,0 K, la temperatura T90 se define por medio de las relaciones entre la presión de vapor de saturación y la temperatura del 3He y del 4He.
Entre 3,0 K y el punto triple del neón (24,556 1 K), la temperatura T90 se define mediante el termómetro de gas de helio calibrado a tres temperaturas realizables experimentalmente y que tienen valores numéricos asignados (puntos fijos de definición), utilizando fórmulas de interpolación especificadas.
Entre el punto triple del hidrógeno en equilibrio (13,803 3 K) y el punto de solidificación de la plata (961,78 °C), la temperatura T90 se define mediante un termómetro de resistencia de platino calibrado en series especificadas de puntos fijos de definición y utilizando fórmulas de interpolación especificadas.
Por encima del punto de solidificación de la plata, la temperatura T90 se define a partir de un punto fijo de definición y la Ley de Radiación de Planck.
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¿Cómo se puede calibrar/caracterizar un medio isotermo (baño, horno, cámara, etc.)? |
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No existe ningún método normalizado y genérico para la caracterización de medios isotermos. La caracterización debe diseñarse en función del uso del medio. Como bibliografía, es conveniente consultar la nota técnica editada por ENAC (Entidad Española de Acreditación): NT-04 "Caracterización de medios isotermos" (www.enac.es) y la guía de calibración editada por EURAMET para caracterización de hornos de tipo bloque seco EURAMET/cg-13/v.01 "Guidelines on the Calibration of Temperature Block Calibrators" (www.euramet.eu).
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¿Cómo puede calibrarse un termómetro electrónico? |
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Un termómetro electrónico, o termómetro de lectura directa, está compuesto de un sensor (por ejemplo termopar, pt-100, termistor,...) y un equipo de lectura que ofrece la lectura comúnmente en unidades de temperatura. En general, existen dos formas de calibrar este tipo de termómetros:
- El conjunto completo: las calibraciones se hacen por comparación a termómetros patrón en medios isotermos. Habitualmente los certificados ofrecen los resultados del conjunto como "correciones" en unidades de temperatura junto con sus correspondientes incertidumbres.
- De forma independiente: el sensor se calibra por comparación a termómetros patrón en medios isotermos y en su certificado aparecerá la correspondencia entre la lectura del sensor (ohmios, microvoltios,...) y la temperatura, es habitual que este tipo de certificados también den una ecuación de ajuste que relacione su señal de medida con la temperatura. Por otro lado el equipo de lectura deberá también calibrarse, pero su calibración ya no es "térmica" sino "eléctrica" (normalmente con simuladores), de forma que se asegure una correcta conversión entre la respuesta del sensor y la lectura del equipo.
La ventaja del primer tipo de calibración es que con ella se obtienen las mejores incertidumbres de medida, pero "ata" al sensor y el equipo, la ventaja del segundo tipo es que permite la inter-cambiabilidad entre sensores y equipo de lectura.
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¿Qué es un termómetro de radiación? |
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Es un instrumento capaz de medir la temperatura de un cuerpo a partir de su energía radiada. Están habitualmente basados en detectores fotoeléctricos en los que la intensidad radiante es medida al producirse una señal eléctrica por la absorción de fotones en una transición electrónica que responde específicamente a la energía fotónica.
Los termómetros de radiación pueden clasificarse por las longitudes de onda que detectan en visibles y de infrarrojos y por su ancho de banda: de paso de banda estrecho o espectrales, a los que se les puede asignar una longitud de onda efectiva; y totales, donde todas las longitudes de onda son detectadas.
Cualquier sistema de medida de temperatura fotoeléctrica debe tener:
- Un sistema óptico para enfocar la energía radiante desde el blanco al detector.
- Filtros u otros medios para seleccionar las longitudes de onda.
- Detectores para transformar la intensidad de energía radiante en una señal eléctrica apropiada.
- Amplificadores u otros elementos para convertir la señal del detector en una señal utilizable.
Es importante destacar que en las medidas de temperatura con un termómetro de radiación, debe conocerse la emisividad del cuerpo del que se está midiendo la temperatura. Habitualmente los termómetros de radiación permiten seleccionar previamente la emisiviad de dicho cuerpo.
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¿Qué es el efecto del tamaño de la fuente? |
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Es el que se produce en los termómetros de radiación debido a que para un tamaño de blanco fijo (distancia de enfoque del termómetro), su lectura dependerá del tamaño de la fuente de radiación. Las correcciones a las que da lugar este efecto suelen proporcionarse en % de la señal medida por el termómetro en función del radio de la fuente y varían con el cuadrado de la temperatura y la longitud de onda.
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¿Qué es un cuerpo negro? |
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Un cuerpo negro es aquel que absorbe toda la radiación térmica que incide sobre él. Además, independientemente de su composición, todos los cuerpos negros a igual temperatura emiten radiación térmica con el mismo espectro.
La forma de materializar en el laboratorio un cuerpo negro consiste en un medio isotermo (horno, baño,...) que contiene en su interior una cavidad que se comunica con el exterior por medio de un pequeño agujero. Supóngase que las paredes de la cavidad se calientan a una temperatura T, éstas emitirán radiación térmica que llenará la cavidad. La pequeña fracción de la radiación que incida en el agujero, pasará por él, y así el agujero se convertirá en emisor de radiación térmica. Como el agujero tiene las mismas propiedades de cuerpo negro que el resto de la superficie, la radiación que emita tendrá el espectro de un cuerpo negro característico de la temperatura T de las paredes.
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