Metrologia Le metrología es la ciencia de la medición, donde su objetivo es garantizar la confiabilidad de las mediciones. Esta se encuentra en constante evolución y desarrollo, su avance y progreso repercute igualmente en el avance y progreso de la tecnología, En términos generales, a través de la Metrología podemos saber en qué consiste y cómo se usa un sistema de unidades de medida, la cantidad de masa o volumen de un producto determinado, la distribución de valores de temperatura de diversos hornos de producción, cuáles son los instrumentos apropiados para tal o cual medición y cuál es el procedimiento adecuado para efectuar un tipo de medición determinado. (digital) Esta 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. Esta persigue promover la competitividad industrial a través de la mejora permanente de las mediciones que inciden en la calidad del producto.
Metrología Legal Está orientada a proteger al consumidor, y es realizada por el Estado, para garantizar que lo indicado por el fabricante cumple con los requerimientos técnicos y jurídicos reglamentados en el país. El objetivo de la Metrología Legal es básicamente dar seguridad al público en general.
Metrología Científica Es la que define las unidades de medida y desarrolla técnicas para la conservación e implementación de las mismas. Investiga intensamente para mejorar los patrones, las técnicas y métodos de medición, los instrumentos y la exactitud de las medidas.
Áreas De la Metrología 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
Importancia de la metrología en el control de calidad La importancia de la metrología en el control de calidad es que esta abre nuevas puertas a incorporarse al sector productivo y/o de servicios, realizando actividades de control de calidad, como: inspección, supervisión, auditorias de calidad de productos y servicios, implementación, desarrollo y puesta en marcha de un sistema de calidad; manejo de máquinas - herramientas, programación de máquinas de control numérico computarizado, entre otras. Por ejemplo Los instrumentos de medición controlados se verifican para determinar si las mediciones que se realizan con ellos son correctas y se practican de acuerdo con lo establecido en los reglamentos de la Superintendencia de Industria y Comercio y en defecto de ellos, de acuerdo con lo establecido en las recomendaciones correspondientes de la Organización Internacional de Metrología Legal. Cuando un instrumento de medición cumple con las especificaciones del reglamento se le otorga un sello o rótulo mediante el cual se indica que ha sido verificado. Cuando se detecte que un instrumento para medir no reúne los requisitos establecidos en el reglamento y por lo tanto la medición que realice no es correcta, será inutilizado mediante un sello impuesto por la SIC o por las demás autoridades competentes en la materia, hasta que se ajuste al cumplimiento de los requisitos reglamentarios, sin perjuicio de las sanciones pecuniarias a que haya lugar.
GLOSARIO Calidad Propiedad o conjunto de propiedades inherentes a una cosa que permiten caracterizarla y valorarla como igual, mejor o peor que las restantes de su especie Magnitud Es todo aquello que se puede medir, por ejemplo la temperatura, el tiempo, la longitud, la masa, etc. Calibración Es simplemente el procedimiento de comparación entre lo que indica un instrumento y lo que "debiera indicar" de acuerdo a un patrón de referencia con valor conocido, Verificación Consiste en revisar, inspeccionar, ensayar, comprobar, supervisar, o realizar cualquier otra función que establezca y documente que los elementos, procesos, servicios o documentos están conformes con los requisitos especificados. Ajuste Conjunto de operaciones realizadas sobre un sistema e medida para que proporcione indicaciones preescritas correspondientes a valores dado de la magnitud a elegir Normalización Es la redacción y aprobación de normas que se establecen para garantizar el acoplamiento de elementos construidos independientemente, así como garantizar el repuesto en caso de ser necesario, garantizar la calidad de los elementos fabricados, la seguridad de funcionamiento y trabajar con responsabilidad social Acreditación Es un proceso voluntario mediante el cual una organización es capaz de medir la calidad de sus servicios o productos, y el rendimiento de los mismos frente a estándares reconocidos a nivel nacional o internacional Certificación Es la actividad que respalda que una organización, producto, proceso o servicio cumple con los requisitos definidos en normas o especificaciones técnicas. Las marcas de conformidad de ICONTEC se constituyen en un elemento diferenciador en el mercado, mejorando la imagen de productos y servicios ofrecidos y generando confianza frente a clientes, consumidores y el entorno social de las organizaciones. Patrón de medida Es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas. Un conjunto de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es denominado sistema de unidades. Incertidumbre Es un parámetro que establece un intervalo -alrededor del resultado de medición de los valores que también podrían haberse obtenido durante la medición, con cierta probabilidad. En la determinación de la incertidumbre deben tenerse en cuenta todas las fuentes de variación que puedan afectar significativamente a la medida. Margen de error Es el excedente o resta que queda por error, al contabilizar algo. Es un resumen generalizado de error muestra, que mide la incertidumbre sobre los resultados de un ensayo o experimento. El margen de error puede ser entendido, haciendo uso de las ideas de las leyes de la probabilidad. Experimentos se realizan a menudo con una lista, también conocido como el marco de muestreo de todas las unidades de la población y eligiendo una muestra. Cuanto mayor sea el margen de error, se debe tener menos de que los resultados son cercanas a las cifras reales. Resultado de la calibración Representación gráfica 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. Así se eliminan los errores sistemáticos. 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 uso y mantenimiento, el equipo conserve su capacidad para realizar las funciones requeridas. Repetibilidad Término que define el intervalo de incertidumbre de los resultados de la medición repetitiva de un mismo mesurando, bajo las mismas condiciones. Reproductibilidad Término que define el intervalo de incertidumbre de los resultados de la medición repetitiva de un mismo mesurando, bajo condiciones cambiantes Patrón Muestra de magnitud de una característica en relación certificada con el patrón internacional, acreditada para calibrar MIC, según las competencias de la clase de precisión a la cual pertenece. Trazabilidad Cadena ininterrumpida de calibraciones registradas, que aseguran la conexión entre un MIC y el patrón de la unidad de reconocimiento internacional para la característica a medir. Vídeo
Temperatura La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor Definición formal Ley cero de la termodinámica Antes de dar una definición formal de temperatura, es necesario entender el concepto de equilibrio térmico. Si dos partes de un sistema entran en contacto térmico es probable que ocurran cambios en las propiedades de ambas. Estos cambios se deben a la transferencia de calor entre las partes. Para que un sistema esté en equilibrio térmico debe llegar al punto en que ya no hay intercambio neto de calor entre sus partes, además ninguna de las propiedades que dependen de la temperatura debe variar. Una definición de temperatura se puede obtener de la Ley cero de la termodinámica, que establece que si dos sistemas A y B están en equilibrio térmico, con un tercer sistema C, entonces los sistemas A y B estarán en equilibrio térmico entre sí.1 Este es un hecho empírico más que un resultado teórico. Ya que tanto los sistemas A, B, y C están todos en equilibrio térmico, es razonable decir que comparten un valor común de alguna propiedad física. Llamamos a esta propiedadtemperatura.
Segunda ley de la termodinámica Unidades de temperatura Relativas •Grado Celsius (°C). Para establecer una base de medida de la temperatura Anders Celsius utilizó (en 1742) los puntos de fusión y ebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm está en el punto de fusión. Una mezcla de agua y vapor de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el punto de ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre éstos dos puntos en 100 partes iguales a las que llamó grados centígrados °C. Sin embargo, en 1948fueron renombrados grados Celsius en su honor; así mismo se comenzó a utilizar la letra mayúscula para denominarlos. En 1954 la escala Celsius fue redefinida en la Décima Conferencia de Pesos y Medidas en términos de un sólo punto fijo y de la temperatura absoluta del cero absoluto. El punto escogido fue el punto triple del agua que es el estado en el que las tres fases del agua coexisten en equilibrio, al cual se le asignó un valor de 0,01 °C. La magnitud del nuevo grado Celsius se define a partir del cero absoluto como la fracción 1/273,16 del intervalo de temperatura entre el punto triple del agua y el cero absoluto. Como en la nueva escala los puntos de fusión y ebullición del agua son 0,00 °C y 100,00 °C respectivamente, resulta idéntica a la escala de la definición anterior, con la ventaja de tener una definición termodinámica. •Grado Fahrenheit (°F). Toma divisiones entre el punto de congelación de una disolución de cloruro amónico (a la que le asigna valor cero) y la temperatura normal corporal humana (a la que le asigna valor 100). Es una unidad típicamente usada en los Estados Unidos; erróneamente, se asocia también a otros países anglosajones como el Reino Unido o Irlanda, que usan la escala Celsius. •Grado Réaumur (°Ré, °Re, °R). Usado para procesos industriales específicos, como el del almíbar. •Grado Rømer o Roemer. En desuso. •Grado Newton (°N). En desuso. •Grado Leiden. Usado para calibrar indirectamente bajas temperaturas. En desuso. •Grado Delisle (°D) En desuso. Absolutas Las escalas que asignan los valores de la temperatura en dos puntos diferentes se conocen como escalas a dos puntos. Sin embargo en el estudio de la termodinámica es necesario tener una escala de medición que no dependa de las propiedades de las sustancias. Las escalas de éste tipo se conocen como escalas absolutas o escalas de temperatura termodinámicas. Con base en el esquema de notación introducido en 1967, en la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM), el símbolo de grado se eliminó en forma oficial de la unidad de temperatura absoluta.
Temperatura en distintos medios La temperatura en los gases Para un gas ideal, la teoría cinética de gases utiliza mecánica estadística para relacionar la temperatura con el promedio de la energía total de los átomos en el sistema. Este promedio de la energía es independiente de la masa de las partículas, lo cual podría parecer contraintuitivo para muchos. El promedio de la energía está relacionado exclusivamente con la temperatura del sistema, sin embargo, cada partícula tiene su propia energía la cual puede o no corresponder con el promedio; la distribución de la energía, (y por lo tanto de las velocidades de las partículas).
Sensación térmica Es importante destacar que la sensación térmica es algo distinto de la temperatura tal como se define en termodinámica. La sensación térmica es el resultado de la forma en que la piel percibe la temperatura de los objetos y/o de su entorno, la cual no refleja fielmente la temperatura real de dichos objetos y/o entorno. La sensación térmica es un poco compleja de medir por distintos motivos: •El cuerpo humano mide la temperatura a pesar de que su propia temperatura se mantiene aproximadamente constante (alrededor de 37 °C). Por lo tanto, no alcanza el equilibrio térmico con el ambiente o con los objetos que toca. •Las variaciones de calor que se producen en el cuerpo humano generan una diferencia en la sensación térmica, desviándola del valor real de la temperatura. Como resultado, se producen sensaciones de temperatura exageradamente altas o bajas. Entonces el valor cuantitativo de la sensación térmica está dado principalmente por la gradiente de temperatura que se da entre el objeto y la parte del cuerpo que está en contacto directo y/o indirecto con dicho objeto (que está en función de la temperatura inicial, área de contacto, densidad de los cuerpos, coeficientes termodinámicos de transferencia por conducción, radiación y convección, etc). Sin embargo, existen otras técnicas mucho más sencillas que intentan simular la medida de sensación térmica en diferentes condiciones mediante un termómetro:
Temperatura seca Se le llama temperatura seca del aire de un entorno (o más sencillamente: temperatura seca) a la temperatura del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente concreto, y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire. Se puede obtener con el termómetro de mercurio, respecto a cuyo bulbo, reflectante y de color blanco brillante, se puede suponer razonablemente que no absorbe radiación.
Temperatura radiante La temperatura radiante tiene en cuenta el calor emitido por radiación de los elementos del entorno. Se toma con un termómetro de bulbo, que tiene el depósito de mercurio encerrado en una esfera o bulbo metálico de color negro, para asemejarlo lo más posible a un cuerpo negro y así absorber la máxima radiación. Para anular en lo posible el efecto de la temperatura del aire, el bulbo negro se aísla en otro bulbo que se fue hecho al vacío. Las medidas se pueden tomar bajo el sol o bajo sombra. En el primer caso se tendrá en cuenta la radiación solar, y se dará una temperatura bastante más elevada. También sirve para dar una idea de la sensación térmica. La temperatura de bulbo negro hace una función parecida, dando la combinación de la temperatura radiante y la ambiental.
Temperatura húmeda Temperatura de bulbo húmedo o temperatura húmeda, es la temperatura que da un termómetro bajo sombra, con el bulbo envuelto en una mecha de algodón húmedo bajo una corriente deaire. La corriente de aire se produce mediante un pequeño ventilador o poniendo el termómetro en un molinete y haciéndolo girar. Al evaporarse el agua, absorbe calor rebajando la temperatura, efecto que reflejará el termómetro. Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente, más rápidamente se evaporará el agua que empapa el paño. Este tipo de medición se utiliza para dar una idea de la sensación térmica, o en los psicrómetros para calcular la humedad relativa y la temperatura del punto de rocío.