Este documento describe los patrones metrológicos utilizados para estandarizar las unidades de medida en todo el mundo. Explica que el kilogramo se define mediante un prototipo internacional y que el metro se define como la distancia recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo específico. También cubre otros patrones como el kelvin, el amperio y el segundo.

1. REPUBLICA BOLIVARINA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO
´´SANTIAGO MARIÑO´´
EXTENSION CABIMAS-COL
PATRONES
METROLOGICOS
Autor: Ronny Silva
Tutor Académico:
Ing. Luis Carrillo

2. INTRODUCCION
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.

3. 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

4. S.I. de Unidades
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.

5. Las unidades de medición se establecen en unidades fundamentales y
unidades derivadas, mediante las cuales se miden muy diversas magnitudes
tales como velocidad, aceleración, fuerza, presión, energía, tensión y
resistencia eléctrica, entre otras.

6. PATRONES METROLÓGICOS
MASA
Esta estandarizada
mundialmente a través del
Kilogramo, unidad de masa
en el Sistema Internacional
(SI). Se define a través de
un artefacto conocido
como el prototipo
internacional del kilogramo
(IPK) con las siguientes
características: su forma es
un cilindro, con diámetro y
altura de aproximadamente
39 mm. Está hecho de una
aleación de 90 % Platino y
10 % Iridio.

7. PATRONES METROLÓGICOS
LONGITUD
La definición de 1889 del metro,
basado en el prototipo
internacional de platino-iridio, fue
reemplazado en 1960 utilizando
una definición basada en la
longitud de onda del criptón 86 de
radiación. Este cambio se adoptó
con el fin de mejorar la precisión
de la medida, la realización se
consigue utilizando un
interferómetro con un microscopio
móvil para medir la diferencia de
alcance óptico como las franjas
se contaron.

8. PATRONES METROLÓGICOS
LONGITUD
A su vez, este fue sustituido
en 1983 donde se especifica
la definición actual, como
sigue:
“El metro es la longitud de la
trayectoria recorrida por la luz
en el vacío durante un
intervalo de tiempo de 1/299
792 458 de un segundo”.

9. PATRONES METROLÓGICOS
TEMPERATURA
Se definió la unidad de temperatura
termodinámica de la siguiente
manera:
“El kelvin, unidad de temperatura
termodinámica, es la fracción
1/273.16 de la temperatura
termodinámica del punto triple del
agua”.
De ello se desprende que la
temperatura termodinámica del
punto triple del agua es
exactamente 273,16 grados
Kelvin, T = 273,16 K.

10. PATRONES METROLÓGICOS
CORRIENTE
“El amperio es la corriente
constante que, mantenida
en dos conductores
paralelos, rectilíneos, de
longitud infinita, de circular
despreciable sección
transversal, y se coloca 1
metro en el vacío,
produciría entre estos
conductores una fuerza
igual a 2 x 10 -7newton por
metros de longitud”.

11. PATRONES METROLÓGICOS
TIEMPO
La unidad de tiempo, el segundo,
fue en un tiempo considerado
como la fracción 1/86 400 del día
solar medio. La definición exacta
de "día solar medio" se dejó a los
astrónomos. Sin embargo
mediciones mostraron que las
irregularidades en la rotación de
la Tierra hicieron de esta una
definición insatisfactoria. Con el
fin de definir la unidad de tiempo,
se adoptó una definición dada por
la Unión Astronómica
Internacional basada en el año
trópico 1900.

12. PATRONES METROLÓGICOS
TIEMPO
Teniendo en cuenta que una
definición muy precisa de la
unidad de tiempo es
indispensable para la ciencia
y la tecnología se
sustituyeron las definiciones
anteriores por el texto
siguiente:
“El segundo es la duración
de 9´192.631.770 periodos
de la radiación
correspondiente a la
transición entre dos niveles
hiperfinos del estado
fundamental del átomo de

16. VIM
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.
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,
así como diagramas conceptuales de representan sus relaciones.
En muchas de las definiciones se da información complementaria
por medio de ejemplos y notas.

17. Patrón de Medida
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.

18. Tipos de Patrón
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.

19. 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 referencia
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.

20. PATRONES METROLÓGICOS
Prototipo Internacional del
Kilogramo
BIPM
Platino-Iridio
Mayor nivel de Precisión
(Metrología científica)
Menor nivel de Precisión
(Medida directa para
consumidores-metrología
legal)
Patrón primario
NMI
Platino, Iridio o Acero
Inoxidable
Patrón Secundario
NMI
Acero Inoxidable
Patrón de Trabajo
NMI
Acero Inoxidable
Calibraciones
Rango alto/bajo de masa

21. Calibración
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.

22. 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 mayor precisión 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.

23. Calibrado
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.

24. Trazabilidad
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.

25. Proceso de Calibración
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.

26. Pasos de Calibración
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.
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.

27. 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.
Repetir los dos últimos pasos hasta obtener la calibración correcta
para
los valores alto y bajo.
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.
Repetir los dos últimos pasos 4 y 5 hasta obtener la calibración
correcta, en los tres puntos.

28. Incertidumbre de medida
 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.

29. Procedimiento que incluye el examen, el marcaje y/o
precintado y la emisión de una constancia de
verificación, que confirma que el instrumento de
medida, productos preenvasados y/o envases
satisfacen las exigencias reglamentarias.

30. Factores que influyen en tomar
correctamente una medida
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.

31. Tabla de Errores
Las mediciones repetidas de una magnitud dada con el mismo método, por el
mismo observador e instrumento y en circunstancias similares, no conducen
siempre al mismo resultado; esto es porque que cada una de ellas está afectada
por un error que depende de los agentes que afectan a la medición, como son:
•DEBIDO AL MÉTODO DE MEDICIÓN: en el ejemplo se ha definido de forma
incorrecta el procedimiento de medición; la medición no esta siendo tomada
desde cero.
•DEBIDO AL OPERADOR: Presión de contacto incorrecto(debido al operador)
•ERROR DE PARALAJE :paralaje es la desviación angular de la posición
aparente de un objeto, dependiendo del punto de vista elegido.
•DEBIDO AL INSTRUMENTO: Los micrómetros incorporan un limitador de presión
que permite ejercer la presión adecuada con facilidad y de modo uniforme
TORNILLO DE FIJACION (LIMITADOR DE PRESION)
•CONDICIONES AMBIENTALES INADECUADAS La pieza a medir debe estar en
reposo y a una temperatura de referencia a la cual se suponen acotados los
planos

32. Instrumentos de medida
 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
 Balanzas

50. 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 reprocesas
◦ Aprovechar mejor las materias primas
◦ Asegurar el cumplimiento de especificaciones
Un sistema de aseguramiento metrológico esta compuesto
por:
◦ Un instrumento de medición verificado y calibrado
◦ Personas capacitadas para usarlo
◦ Una correcta interpretación de los resultados
◦ Un ambiente protegido para los equipos

51. IMPORTANCIA
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 metrológico.
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.

52. La metrología es también una herramienta clave para el
comercio exterior: un kilogramo o litro en Venezuela 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.

53. Piñeiro, María, Metrología: Introducción, conceptos e instrumentos,
Mc Graw Hill, México, D.F, 2004.
Restrepo, Jaime, Metrología II, Textos Académicos, Madrid, España,
1998.
Witold Kula, Las Medidas y los Hombres, Siglo XXI Editores, Tercera
Edición, México, D.F, 2000.
Galicia , Roberto, García , Noé, et-al, Metrología Geométrica
Dimensional, AGT Editor, Primera Edición, México, D.F, 1986.
WEBGRAFIA
http://books.google.com.mx/books?id=9ebXd5nzyKAC&printsec=front
cover&dq=metrologia&hl=es&sa=X&ei=QhgVUbSnMOe2wWk44CoC
Q&redir_esc=y#http://portal.oas.org/Portal/Topic/CienciaTecnolog%C3
%ADaeInnovaci%C3%B3n/Programas/Innovaci%C3%B3nyCompetitiv
idad/Metrolog%C3%ADa/tabid/1433/Default.a spx
http://www.metrologia-ema.com/pdf/metrologia-basica.pdf