Metrología Básica 40

METROLOGÍA BÁSICA
Mantenimiento Mecánico.
Prof. Ing. Luis Suárez

 La metrología es la ciencia e ingeniería de la medida,
incluyendo el estudio, mantenimiento y aplicación del
sistema de pesas y medidas.
 Actúa tanto en los ámbitos científico, industrial y
legal, como en cualquier otro demandado por la
sociedad.
 Su objetivo fundamental es la obtención y expresión
del valor de las magnitudes, garantizando la
trazabilidad de los procesos y la consecución de la
exactitud requerida en cada caso; empleando para
ello instrumentos métodos y medios apropiados.

 Metrología Científica, es la parte de la metrología que se
desarrolla en los laboratorios primarios ó de referencia nacionales
y tiene, como misión fundamental, la actividad de investigación y
mejora de la medida, patrones y sistemas de medida.
 Metrología Industrial, es la parte de la metrología que está
dirigida a la industria, al objeto de mantener la medida trazada a
patrones Nacionales ó Internacionales, de forma que se pueda
mantener así la comunicación e intercambio de las tecnologías y
las ciencias. Esta se desarrolla a través de laboratorios de
calibración especializados en las diversas áreas metrológicas.
 Metrología Legal, es la parte de la metrología que tiene como
misión fundamental el correcto funcionamiento de todos los
instrumentos de medida que se empleen en actividades diversas y
que un mal uso de ellos puedan provocar fraudes, perjuicio para
la salud, indefensión en la aplicación objetiva de una legislación,
etc .Nos referimos aquellos instrumentos utilizados en las
transacciones comerciales, sanidad, aspectos jurídicos, etc, como:
contadores de agua/luz, taxímetros ,balanzas de supermercado,
surtidores de combustible, equipos médicos radiológicos, etc.

 Históricamente esta disciplina ha pasado por
diferentes etapas; inicialmente su máxima
preocupación y el objeto de su estudio fue el análisis
de los sistemas de pesas y medidas.
 Desde mediados del siglo XVI, el interés por la
determinación de la medida del globo terrestre y los
trabajos que al efecto se llevaron a cabo por orden de
Luis XIV, pusieron de manifiesto la necesidad de un
sistema de pesos y medidas universal, proceso que se
vio agudizado durante la revolución industrial y
culminó con la creación de la Oficina Internacional de
Pesos y Medidas y la construcción de patrones para el
metro y el kilogramo en 1872.

 Establecidos ya patrones de las unidades de
medida fundamentales por la oficina
mencionada, la metrología se ocupa hoy día,
sin olvidar su vertiente histórica, del proceso
de medición en sí, es decir, del estudio de los
procesos de medición, incluyendo los
instrumentos empleados, así como de su
calibración periódica; todo ello con el
propósito de servir a los fines tanto
industriales como de investigación científica.

 Las mediciones correctas tienen una importancia
fundamental para los gobiernos, para las empresas
y para la población en general, ayudando a ordenar
y facilitar las transacciones comerciales.
 A menudo las cantidades y las características de un
producto son resultado de un contrato entre el
cliente (consumidor) y el proveedor (fabricante); las
mediciones facilitan este proceso y por ende
inciden en la calidad de vida de la población,
protegiendo al consumidor, ayudando a preservar
el medio ambiente y contribuyendo a usar
racionalmente los recursos naturales.
Situación Mundial

 Actualmente, con la dinamización del comercio a
nivel mundial, la Metrología adquiere mayor
importancia y se hace más énfasis en la relación
que existe entre ella y la calidad, entre las
mediciones y el control de la calidad, la calibración,
la acreditación de laboratorios, la trazabilidad y la
certificación.
 La Metrología es el núcleo central básico que
permite el ordenamiento de estas funciones y su
operación coherente las ordena con el objetivo final
de mejorar y garantizar la calidad de productos y
servicios.

 Todos los países tiene sistemas metrologicos y
entidades responsables de normar su
aplicación.
 En chile, la entidad encargada de coordinar y
administrar el sistema de aseguramiento
metrologico se llama “Red Nacional de
Metrologia”, que es un organismo publico-
privado creado por el estado. Su mision es
proveer de servicios de calibracion trazables a
laboratorios de calibracion para facilitar que las
mediciones realizadas en el pais sean
comparables, trazables y aceptadas en otras
naciones.

 El ministerio de economia es la maxima
autoridad en esta Red. Sin embargo, delega la
responsabilidad del sistema en la division de
metrologia del instituto nacional de
normalizacion (INN), que coordina y supervisa
las actividades de los laboratorios custodios de
patrones nacionales (LCPN) y de los
laboratorios de calibracion que integran la red.
 Los laboratorios custorios de patrones
nacionales (LCPN) son responsables de velar
por la exactitud y precision de los laboratorios
de calibracion, que son, a su vez, lo que
prestan servicios a las distintas fabricas y
empresas que elaboran los productos para los
mercados nacional e internacional.
 Estos laboratorios operan patrones nacionales
debidamente certificados por organismos
internacionales.

 Pocas pequeñas y medianas empresas
(Pymes) conocen la palabra metrología,
pero todas necesitan de la metrología
para poder desenvolverse en los
mercados nacionales e internacionales.
 El antiguo y tradicional “ojimetro” ya no
funciona en el mercado moderno. Por
eso, este documento que ahora tiene en
sus manos le explicara que significa y
cual es la importancia de las mediciones
correctas en su negocio.

 Empresarios y consumidores necesitan saber
con precisión el contenido exacto de un
producto. Por eso las empresas deben
contar con buenos instrumentos para
obtener medidas confiables y garantizar
buenos resultados.
 Una medición adecuada incide directamente
en la calidad de los productos, que es un
pilar de la competitividad internacional. De
hecho, si una empresa quiere certificarse
bajo las normas de la seria ISO 9000 debe
cumplir con los requerimientos de
confirmación metrologíca.

 La metrología es también una herramienta clave
para el comercio exterior: un kilogramo o litro
chileno debe ser el mismo en Japón, Italia o Estados
Unidos. Tiene, entonces, una gran importancia
económica, ya que permite dar certeza respecto de
las transacciones.
 La metrología esta presente al realizar mediciones
para la investigación en universidad y laboratorios;
en la actividad de organismos reguladores; en la
industria militar; en la producción y el comercio. Su
aplicación abarca campos tan diversos como la
ciencia, medicina e industria farmacéutica,
construcción, metalurgia, minería, la actividad
pesquera y alimenticia, los sectores del cuero y
textiles, el rubro del plástico y de la madera, entre
muchos otros.

 Algunas estadísticas señalan que entre un 60% y 80%
de las fallas en una fabrica están relacionadas
directamente con la falta de un adecuado sistema de
aseguramiento metrologico.
 Este no solo refiere al instrumento de medición, sino
también al factor humano. Es decir, se puede tener el
mejor equipo, verificado y calibrado, pero si el usuario
no esta capacitado para manejarlo, no podrá
interpretar adecuadamente sus valores.
 Medir exige utilizar el instrumento y el procedimiento
adecuados, además de saber “leer” los resultados. Pero
también supone cuidar que los equipos de medición –
una regla, un termómetro, una pesa o una moderna
balanza -no sufran golpes ni se vean expuestos a
condiciones ambientales que los puedan dañar.

 Si los instrumentos o equipos de medición no
permiten mediciones confiables, es poco probable
lograr buenos resultados en el proceso de fabricación
de un producto.
 Gracias a la metrología la empresa asegura:
◦ Calidad
◦ Productividad
◦ Competitividad
 Medir sirve para:
◦ Reducir rechazos y reprocesos
◦ Aprovechar mejor las materias primas
◦ Asegurar el cumplimiento de especificaciones
 Un sistema de aseguramiento metrologico esta
compuesto por:
◦ Un instrumento de medicion verificado y calibrado
◦ Personas capacitadas para usarlo
◦ Una correcta interpretacion de los resultados
◦ Un ambiente protegido para los equipos

 El Sistema Internacional de Unidades (SI)
tiene su origen en el sistema métrico,
sistema de medición adoptado con la firma
de la Convención del Metro en 1875.
 Para 1960, la Conferencia General de Pesos
y medidas (C.G.P.M) como autoridad
suprema para la época adoptó el nombre de
Sistema Internacional de Unidades (SI). El SI
está hoy en día en uso en más de 100
países. Está formado por siete unidades
básicas y varias unidades derivadas.

 Las unidades básicas son:
◦ El metro (m) para la magnitud longitud
◦ El kilogramo (kg) para la magnitud masa
◦ El segundo (s) para la magnitud tiempo
◦ El amperio (A) para la corriente eléctrica
◦ El Kelvin (k) para la temperatura
termodinámica
◦ El mol (mol) para la cantidad de
sustancia
◦ La candela (cd) para la intensidad
luminosa.

 A partir de este conjunto coherente de unidades de
medición se establecen otras unidades derivadas, mediante
las cuales se miden muy diversas magnitudes tales como
velocidad, aceleración, fuerza, presión, energía, tensión y
resistencia eléctrica, entre otras.

 El comportamiento de los equipos de medición y ensayos pueden
cambiar con pasar del tiempo gracias a la influencia ambiental, es
decir, el desgaste natural, la sobrecarga o por un uso inapropiado.
La exactitud de la medida dada por un equipo necesita ser
comprobado de vez en cuando, en términos generales, estas
frecuencias fluctúan entre los 6 y 24 meses.
 Para poder realizar esto, el valor de una cantidad medida por el
equipo se comparará con el valor de la misma cantidad
proporcionada por un patrón de medida.
 Solo a través de la calibración de los equipos de medición
respecto de patrones, las empresas pueden asegurar la validez de
sus mediciones.
 Por eso, todos los instrumentos de medición que afectan la
calidad del productos final deber ser sometidos a calibración,
labor que debe realizar un laboratorio especializado y acreditado
ante el Sistema de Acreditación del INN (Instituto Nacional de
Normalización). Los resultados de la calibración deber ser
informados en un certificado que entrega el laboratorio.

 Un patrón puede ser un instrumento de
medida, una medida materializada, un material
de referencia o un sistema de medida destinado
a definir, realizar o reproducir una unidad o
varios valores de magnitud, para que sirvan de
referencia.
 La jerarquía de los patrones comienza desde el
patrón internacional en el vértice y va
descendiendo hasta el patrón de trabajo.

 Patrón Primario.
◦ Patrón que es designado o ampliamente reconocido como
poseedor de las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor
se acepta sin referirse a otros patrones de la misma magnitud.
 Patrón Secundario
◦ Patrón cuyo valor se asigna por la comparación con un patrón
primario de la misma magnitud, normalmente los patrones
primarios son utilizados para calibrar patrones secundarios.
 Patrón Nacional
◦ Patrón reconocido por la legislación nacional para servir de
base, en un país, en la asignación de valores a otros patrones de
la magnitud afectada (INN).
 Patrón Internacional
◦ Patrón reconocido por un acuerdo internacional para servir de
base internacionalmente en la asignación de valores a otros
patrones de la magnitud afectada.
◦ La custodia del patrón internacional corresponde a la Oficina
Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) en Sévres, cerca de
París. El patrón más antiguo en uso es el prototipo del
Kilogramo.

 Patrón de referencia
◦ Patrón en general, de la más alta calidad metrológica disponible
en un lugar dado o en una organización determinada, de la cual
se derivan las mediciones efectuadas en dicho lugar. Los
laboratorios de calibración mantienen los patrones de referncia
para calibrar sus patrones de trabajo.
 Patrón de trabajo
◦ Patrón que se utiliza corrientemente para calibrar o controlar
medidas materializadas, instrumentos de medida o materiales
de referencia.
 Patrón de transferencia
◦ Patrón utilizado como intermediario para comparar patrones.
Las resistencias se utilizan como patrones de transferencia para
comparar patrones de voltaje. Las pesas se utilizan para
comparar balanzas.
 Las definiciones de estos términos, según se citan en el
Vocabulario Internacional de Metrología – Conceptos
fundamentales y generales, y términos asociados (VIM)

 Vocabulario Internacional de Metrología
(VIM) proporciona un conjunto de
definiciones y de términos asociados,
para un sistema de conceptos
fundamentales y generales utilizados en
metrología, asi como diagramas
conceptuales de representan sus
relaciones.
 En muchas de las definiciones se da
información complementaria por medio
de ejemplos y notas.

 Este Vocabulario pretende ser una referencia
común para científicos, ingenieros, físicos,
químicos, médicos, biólogos, así como para
profesores, estudiantes y todo aquel, implicado
en la planificación o realización de mediciones,
cualquiera que sea el campo de aplicación y el
nivel de incertidumbre de la medición.
 Pretende también ser una referencia para
organismos gubernamentales e
intergubernamentales, asociaciones empresa
liares, comités de acreditación, entidades
reguladoras y asociaciones profesionales.

 La trazabilidad es la propiedad del resultado de las
mediciones efectuadas por un instrumento o por un
patrón, tal que puede relacionarse con patrones
nacionales o internacionales y a través de éstos a
las unidades fundamentales del (SI) por medio de
una cadena ininterrumpida de comparaciones, con
todas las incertidumbres determinadas.
 Así se tiene una estructura piramidal en la que en la
base se encuentran los instrumentos utilizados en
las operaciones de medida corrientes de un
laboratorio.
 Cada escalón o paso intermedio de la pirámide se
obtiene del que le precede y da lugar al siguiente
por medio de una operación de calibración, donde
el patrón fue antes calibrado por otro patrón, etc.

 El calibrado es 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.
 De esta definición se deduce que para calibrar un
instrumento o patrón es necesario disponer de uno de
mayorprecisión que proporcione el valor
convencionalmente verdadero que es el que se empleará
para compararlo con la indicación del instrumento
sometido a calibrado.
 Esto se realiza mediante una cadena ininterrumpida y
documentada de comparaciones hasta llegar al patrón
primario, y que constituye lo que llamamos trazabilidad.
 El objetivo del calibrado es mantener y verificar el buen
funcionamiento de los equipos, responder a los requisitos
establecidos en las normas de calidad y garantizar
la fiabilidad y trazabilidad de las medidas.

 Durante el calibrado se contrastará el valor de salida del
instrumento a calibrar frente a un patrón en diferentes
puntos de calibración.
 Si el error de calibración —error puesto de manifiesto
durante la calibración— es inferior al límite de rechazo, la
calibración será aceptada. En caso contrario se requerirá
ajuste del instrumento y una contrastación posterior, tantas
veces como sea necesario hasta que se obtenga un error
inferior al límite establecido.
 En la calibración, los resultados deben informarse a través
de un certificado de calibración, en el cual se hará constar
los errores encontrados así como las correcciones
empleadas, errores máximos permitidos, además pueden
incluir tablas, gráficos, etc.

 Al realizar una calibración de un
instrumento podemos encontrarnos ante los
siguientes tipos de error:
1. Error de cero: el valor de las lecturas realizadas
están desplazadas un mismo valor con respecto a
la recta característica.
2. Error de multiplicación: el valor de las lecturas
aumentan o disminuyen progresivamente respecto
a la característica según aumenta la variable de
medida.
3. Error de angularidad: Las lecturas son correctas en
el 0% y el 100% de la recta característica,
desviándose en los restantes puntos.

1. Chequeo y Ajustes Preliminares:
• Observar el estado físico del equipo, desgaste de piezas, limpieza y
respuesta del equipo.
• Determine los errores de indicación del equipo comparado con un
patrón adecuado —según el rango y la precisión—.
• Llevar ajustes de cero, multiplicación, angularidad y otros adicionales a
los márgenes recomendados para el proceso o que permita su ajuste en
ambas direcciones —no en extremos—. Se realizarán encuadramientos
preliminares, lo cual reducirá al mínimo el error de angularidad.
2. Ajuste de cero:
• Colocar la variable en un valor bajo de cero a 10% del rango o en la
primera división representativa a excepción de los equipos que tienen
supresión de cero o cero vivo, para ello se debe simular la variable con
un mecanismo adecuado, según rango y precisión lo mismo que un
patrón adecuado.
• Si el instrumento que se está calibrando no indica el valor fijado
anteriormente, se debe ajustar el mecanismo de cero.
• Si el equipo tiene ajustes adicionales con cero variable, con elevaciones
o supresiones se debe hacer después del punto anterior de ajuste de
cero.

3. Ajuste de multiplicación:
• Colocar la variable en un valor alto del 70 al 100%.
• Si el instrumento no indica el valor fijado, se debe ajustar el
mecanismo de multiplicación o span.
4. Repetir los dos últimos pasos hasta obtener la calibración correcta
para los valores alto y bajo.
5. Ajuste de angularidad:
• Colocar la variable al 50% del span.
• Si el incremento no indica el valor del 50% ajustar el mecanismo
de angularidad según el equipo.
6. Repetir los dos últimos pasos 4 y 5 hasta obtener la calibración
correcta, en los tres puntos.

 La incertidumbre de medida está asociada generalmente a la duda
que existe respecto del resultado de una medición.
 Existen dos tipos de estimaciones para evaluar la incertidumbre.
◦ Tipo A: Aquellas que pueden estimarse a partir de cálculos
estadísticos obtenidos de las muestras recogidas en el proceso
de medida.
 La desviación estándar experimental (s)
 La desviación típica experimental de la media es aún un
mejor estimador de esta variabilidad.
 La incertidumbre asociada a esta estimación.
◦ Tipo B: Aquellas que únicamente están basadas en la
experiencia o en otras informaciones.
 Varianza estimada asociada.
 Desviación típica estimada asociada.

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

 Cinta Métrica flexible o Metro flexible.
 Regla graduada.
 Pie de Rey o Pie de Metro.
 Micrómetro.
 Reloj comparador.
 Gramil.
 Comparador de carátulas.
 Tacómetro.
 Termómetro.
 Voltímetro.
 Amperímetro.
 Estroboscopio
 Galgas
 Balanzas
 Rugosimetros.
 Durometros.

 Es muy empleado para pequeñas y medianas precisiones.
Este instrumento consta de una regla de acero graduada y
doblada a escuadra por un extremo.
 La regla doblada constituye la boca fija. Otra regla menor
también doblada a escuadra, llamada cursor o corredera, se
desliza a frotamiento suave sobre la primera y constituye la
boca móvil.

 Su funcionamiento se basa en un tornillo de rosca fina que
dispone en su contorno de una escala grabada, la cual puede
incorporar un nonio que sirve para valorar el tamaño de un
objeto con gran precisión, en un rango del orden de
centésimas o de milésimas de milímetro, 0,01[mm] ó
0,001[mm].

 2,7 [lt] = 2 c.s.
 2,70 [lt] = 3 c.s.
 0,043 [g] = 2 c.s.
 0,0430 [g] = 3 c.s.
 12,1 [N] = 3 c.s.
 12,10 [N] = 4 c.s.

 0,09468 [kg] = 0,095 [kg]
 0,1870 [lt] = 0,19 [Kg]
 5,36 [lb] = 5,4 [lb]
 19,97 [m] = 20 [m]
 9,09 x 10-5 [N] = 9,1 x 10-5 [N]

5 C.S 4 C.S
 d= 1,0523 [g] = 0,414128… = 0,4141 [g]
2,441 [cm3] [cm3]
4 C.S.
 a= 2(23,1 [cm] x 0,52 [cm])= 24,0240...= 24 [cm2]
3 C.S. 2 C.S.
3 C.S. 4 C.S
 V= Π (2,00 [cm])2 (3,445 [cm]) = 10,917034 …= 10,9 [cm3]
4

2 decimales 3 decimales 1 decimal
 L=8,48 [cm] + 6,573 [cm] + 12,1 [cm]
 L= 27,153 [cm]
 L= 27,2 [cm]

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