Expresiones metrologicas

8/3/2019 Expresiones metrologicas

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METROLOGA INDUSTRIAL,SISTEMAS DE MEDICIN Y

ASEGURAMIENTO METROLGICO

Normalizacin y Metrologa

Este material de autoestudio fue creado en el ao 2007 para la asignatura Normalizacin y Metrologa delprograma Ingeniera Electromecnica y ha sido autorizada su publicacin por el (los) autor (es), en el Banco

Objetos Institucional de la Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia.

Luis Alfonso Jimnez Rodrguez - [email protected]


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METROLOGIA INDUSTRIAL, SISTEMAS DE MEDICION

Y ASEGURAMIENTO METROLOGICO.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

1. HISTORIA Y EVOLUCION DE LA METROLOGIA

1.1 DEFINICION DE METROLOGIA

Son innumerables las definiciones que existen alrededor la palabra Metrologa. Sin embargo, serecogern algunas de las ms importantes, expresadas por influyentes entidades y personas quese ocupan de ste apasionado campo.

Segn el INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION , ICONTEC, ensu norma NTC 2194, metrologa es : Ciencia de la Medicin.

Del documento intitulado : FUNDAMENTOS DE METROLOGIA I PARTE y editado por elmismo ICONTEC en junio de 1987, la Metrologa es la ciencia que tiene por objeto el estudio delos sistemas de medida.

De la Revista CARTA METROLOGICA No. 6 - 1984 - y publicada por el SISTEMAINTERAMERICANO DE METROLOGIA el Doctor John A. Simpson de la National Bureau ofStandars, en su artculo LOS FUNDAMENTOS DE LA METROLOGIA , define la metrologacomo la ciencia de la medicin y explica que usualmente se emplea el trmino con sentido msrestringido, para sealar aquella parte de la ciencia de la medicin que sirve para proveer,mantener y diseminar un conjunto consistente de unidades, o para dar una base sobre la cual sepodr fundamentar la obligacin del cumplimiento o de las normas de equidad en el comercioexpresadas por las leyes de pesas y medidas, o para suministrar los datos necesarios para elcontrol de la calidad en la industria.

1.2 HISTORIA Y EVOLUCION DE LA METROLOGIA

Los historiadores coinciden en sealar que las primeras medidas que el hombre concibi fueron lasde la LONGITUD Y MASA siendo las medidas de longitud las que precedieron a todas las otras.Lo anterior se puede explicar debido a que por ejemplo, el tiempo es una cantidad abstracta yel peso slo adquirira sentido hasta que ms tarde se desarrollara algn tipo de referencia

para comparar la cantidad de masa mediante la utilizacin de guijarros, granos, conchas,etc.

Sin embargo, tal parece que el PRIMER PERIODO EVOLUTIVO DE LA METROLOGIA, si seconsidera desde el punto de vista evolucionista, fue el ANTROPOMETRICO, en el que lasunidades bsicas de las medidas son partes del cuerpo humano. An hoy persisten dichasmedidas que se emplean muy domsticamente para solucionar pequeos inconvenientes o comounidades de medicin en sofisticados instrumentos de medida.


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El hombre primitivo mide el mundo con su propio cuerpo. Es decir, el hombre mide el mundoconsigo mismo. Se puede traer a colacin la famosa frase de PROTAGORAS : HOMBRE,MEDIDA DEL UNIVERSO.

Mientras que slo se trataban de medidas aproximadas, el ser humano emple el CODO ; como lalongitud del antebrazo desde el codo hasta la punta de los dedos, siendo el antebrazo el jeroglficoegipcio con el que se representaba sta medida. EL PALMO, desde la punta del dedo meiquehasta la punta del dedo pulgar cuando la mano est totalmente extendida, siendoaproximadamente igual al codo. LA LONGITUD DEL PIE, una medida sumamente cmoda queera equivalente a unos dos tercios de un codo. Los hombres adems emplearon Su propiaestatura como aproximadamente igual a la distancia desde las puntas de los dedos de una manohasta las puntas de los dedos de la otra mano cuando los brazos estn totalmente extendidoshorizontalmente ; esta equivala a cuatro codos o a una BRAZA definida como la longitud de losdos brazos extendidos de un vikingo, existe un Relieve Griego que data del ao 460-450 a.C. endonde una figura humana representa la braza, y est acompaada de un pie. ( Ver Figura 1 ) .

Es de destacar, que desde el punto de vista del intelecto humano es loable la transicin de lasimgenes concretas personales desde el punto de vista de cada individuo mi braza, mi pie, tubraza, tu pie, etc., a el dedo, la braza etc. como un concepto general.

Suele suceder sin embargo, por ejemplo, que el dedo como un concepto abstracto, - medidaantropomtrica - sea definido por elementos no antropomtricos. Por ejemplo, La DefinicinMusulmana Medieval de el dedo, lo considera como la longitud de seis Granos de Avenayuxtapuestos, mientras que cada uno de los granos tiene un ancho equivalente a seis pelos deuna cola de mula.

Lo escrito arriba, se ver mejor cuando se analice el siguiente periodo metrolgico que sucedi alperiodo antropomtrico.

Todo lo anterior conlleva a pensar que el sistema antropomtrico de medidas era muy cmodo.Las medidas eran comprendidas universalmente. Todas las personas podan portarlas siempre acualquier parte y las pequeas diferencias individuales - debido a la diversidad en longitudes depies, palmos, codos, etc. - no revestan mayor importancia ; no se necesitaba mayor grado de

exactitud y las diferencias se podan arreglar con algunas concesiones beneficiosas para laspartes. Otra peculiaridad de las medidas antropomtricas se puede encontrar en el carctersignificativo de las mismas como consecuencia del uso de diferentes medidas para objetosdiversos. El Historiador K. Moszynski en su libro : Cultura Folclrica De Los Eslavos, tomo II, 1a.Parte, Cracovia 1934, p. 118, hablando de las medidas eslavas, dice : Cada medida serva paracada cosa. El pie para distanciar las plantas de patatas, el paso para la longitud (pero endistancias cortas), el codo para los gneros, jams para maderas, que se medan en varas.

El campesino pescador, al hablar de su red, dice que tiene 30 varas de largo por 20 codos deancho.

El SEGUNDO PERIODO EVOLUTIVO DE LA METROLOGIA busca sus unidades de medicin enPersonajes importantes, condiciones, objetos y resultados de la labor humana. En muchos casos,el desarrollo de sistemas metrolgicos estuvo regido por las condiciones de vida y de trabajo comosucedi con las medidas agrarias. La razn era que las medidas antropomtricas variaban de unindividuo a otro dando como comienzo a discrepancias entre individuos hasta tal punto que ese pie,esa palma, ese dedo, deban corresponder al Jefe de la Tribu, al Prncipe o al Rey o algunosobjetos que se establecan como patrones o referencias. ( Ver Figura 2 ).

Casos de lo anteriormente expuesto se encuentran en la sociedad egipcia con el Cubit RealEgipcio, (ver ms adelante) y la Yarda (Definida la distancia entre la Nariz y el Pulgar con el brazoextendido del Rey Enrique I).


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Mediante unos ejemplos, se puede ilustrar lo anteriormente escrito :

Los nmadas del Sahara donde la exacta apreciacin de la distancia entre un pozo de agua y elsiguiente tiene una importancia de vida o muerte, poseen una terminologa muy rica en cuanto alas medidas de longitud.

All el camino se mide en Tiros de Bastn, Tiros de Arco, Alcance de la Voz, Alcance la Vistadesde la Grupa de un Camello, por la marcha desde el amanecer hasta el ocaso, desde la primerahora de la maana, media maana, medio da, por la marcha de un hombre cargado y uno sincarga, por la marcha de un asno o un buey cargado, por la marcha en terreno fcil o difcil, etc.Estas unidades tienen una existencia de por lo menos mil aos.

Es maravillosos el mundo de las medidas utilizando referencias ajenas al propio cuerpo y de ahque se explique su extraordinaria diversidad sino, por ejemplo, veamos ms de ellas :

Las antiguas recetas etopes dan como medida de la Sal : la cantidad necesaria para cocinaruna gallina. Universalmente se encuentra la distancia correspondiente al recorrido de una flechacomo medida de distancias. Ms inslita esta forma de medir distancias utilizada enrecorrido de un hacha lanzada hacia atrs por un hombre sentado. En Eslovaquia se utiliza paramedir distancias el tiro de piedra, mientras que en Letonia se utilizaba en pleno siglo XIX el tiro

de piedra y el tiro de arco como tambin el relincho del caballo o el mugido del toro - (a dosmugidos de toro del camino) comprobado esto ltimo por una expedicin realizada en tal reginen el ao 1947.

Otras formas de medicin que utilizan referencias extracorporales se pueden encontrar en la altaedad media en Europa en donde se utilizan dos clases de medidas para las superficies agrariascomo son : El tiempo de trabajo (como por ejemplo la unidad que los franceses denominanarpent y los naturales de Borgoa, champaa y otras provincias Journau y que est definidacomo la superficie que dos bueyes o caballos pueden arar en un da) y por la cantidad de granossembrados ( durante la siembra en forma manual la cantidad de pasos equivalen a la cantidad depuados lanzados, utilizada en la antigua Polonia).

Continuando con la historia de la metrologa, se ha reconocido como la unidad patrn de longitud

que tiene ms antigedad el Cubit Real Egipcio que era igual a la longitud del brazo con lamano extendida del Faran que reinara en el momento. Se sabe que 3000 aos a. C. esta medidafue reemplazada por unidades normalizadas divididas en partes iguales y construidas en granitonegro que sirvieron como patrn.

El pueblo Egipcio se caracteriz por ser una sociedad avanzada en lo Cientfico y Comercial y esas que dentro del terreno de las mediciones, legaron a la humanidad maneras de determinar elpeso de objetos o sustancias utilizando para ello sofisticadas balanzas cargadas de significadomstico y religioso, como de prctico y que eran complementadas por pesas en forma de animalesdomsticos y pjaros como se muestra en sus pictogramas.

Tambin emplearon la balanza los Romanos quienes la desarrollaron con una variante, en la queel objeto que se quiere pesar no es equilibrado variando el peso en el otro extremo de un brazo delongitud fija, como la egipcia, sino moviendo un peso fijo a lo largo del brazo , en forma tal , quegraduando apropiadamente ste, se puede leer directamente el peso del objeto o sustancia. Dichabalanza se denomin Romana y data aproximadamente del ao 79 despus de Cristo.

La balanza de paso posteriormente, en la poca medieval al surgimiento de medidas de volumencuyo destino era la determinacin de cantidades tanto de ridos (especialmente granos) como delquidos. Dichas medidas se efectuaban por medio de un patrn que consista en un recipiente quetena forma de tonel y que era fabricado en cobre o por medio de un recipiente cilndrico excavadoen madera. Estos se extendieron con el nombre de KORZEC o Boisseau. Este sencillo artefacto,


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sin embargo, no era de fcil manufactura y se prestaba a su alterabilidad por lo que tuvo que serreglamentado en las diversas regiones de la Europa del Medioevo.

Tratando de resumir hasta aqu el hombre estableci medidas que primeramente estuvieronrelacionadas con la longitud, peso y tiempo, para posteriormente agregar el volumen y ngulo frutode la necesidad de erigir las construcciones (Pirmides, Palacios, Vas de comunicacin, Canalesde riego, etc.).

Para todas estas necesidades de medir, lleg a establecer unidades y patrones. En el caso deltiempo, el hombre primitivo slo se interes por la actividad diaria que comenzaba al amanecer yacababa con el crepsculo. Ms bien, era importante para l la sucesin de las estaciones enrelacin con la maduracin de los frutos y granos y las migraciones estacionales de buena parte dela vida animal, y en cuanto se establecieron asentamientos permanentes, el ciclo de las estacionesdetermin las pocas para las diversas operaciones del periodo agrcola.

Del anterior modo, los egipcios primitivos reconocan tres estaciones - la de la crecida del Nilo, lade la siembra y la de la cosecha - que duraban cada una cuatro meses lunares, y contaban cadaao desde el momento en que el orto helaco de Sirio, la estrella ms brillante, adverta lainminencia de la inundacin anual.

Sin embargo, el mes lunar es de 20 das aproximadamente, mientras que el ao - el periodo derevolucin de la tierra alrededor del sol - es de 365 das aproximadamente. Por lo tanto, un aode doce meses lunares queda desfasado de las estaciones aproximadamente once das al ao.Esta discrepancia fue subsanada por los egipcios, introduciendo un mes extra cada tres aos, o aveces cada dos aos. Para evitar sta diferencia se introdujo un calendario civil en algn momentoa comienzos del tercer milenio A.C. basado en un ao civil de 365 das, que los sabios en sutiempo , disearon y aplicaron

Figura 1. Medidas antropomtricas


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Figura 2. Segundo perodo evolutivo de la metrologa


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fundamentados en observaciones astronmicas, dividido en doce meses de treinta das cada uno :los cinco das sobrantes se introducan como un perodo especial al comenzar el ao. Este aocivil era utilizado para asuntos profanos ; el calendario lunar era utilizado por los sacerdotes. Sehizo necesaria otra revisin del calendario, a pesar de todo, cuando se hicieron patentes losefectos de las seis horas en la que el ao sideral excede los 365 das. Esto se efectuintroduciendo, alrededor del ao 2500 a.C. un calendario Lunar especial de trece meses queestaba de acuerdo con el calendario civil.

Hacia el ao 357 A. de C., se introdujo un calendario lunar revisado, basado en un ciclo deveinticinco aos. Ya en el ao 239 a. de C., los egipcios se dieron cuenta de que el adelanto en elcalendario civil de un da cada cuatro aos podra ser impedido introduciendo simplemente lo queahora se llama un ao bisiesto.

Los Babilonios, los Griegos y los Judos se encontraron con las mismas dificultades sobre laconciliacin del ao solar con el lunar, y lo resolvieron de forma similar, introduciendo variosperodos intercalados que tendran en conjunto hacer un ao de 365 das. Nuestro modernocalendario a pesar de todo, tiene su principio en el calendario local de la ciudad de Roma, queaparentemente fue introducido por los reyes etruscos, igual que otros calendarios primitivos, diferade las estaciones y cuando la diferencia se hubo ampliado hasta ochenta das, Julio Cesar quebusc el consejo del astrnomo Sosgenes de Alejandra, decidi una reforma fundamental. El

nuevo calendario nacido de esta reforma, estaba basado tambin en la representacin del aosolar de 365 das, con tres aos de 365 das, seguidos por uno de 366.

El calendario Juliano se mantuvo en uso desde el ao 45 a.C. hasta la famosa reforma Gregorianaen 1582 d.C., que surgi a causa de la incertidumbre del da adecuado para la celebracin de lapascua de Resurreccin. La fecha de est pascua que proviene de la pascua Juda, esdeterminada por la fecha de la primera luna llena despus del paso del equinoccio vernal, quetena lugar en 325 d. C., el 21 de marzo, segn el calendario Juliano. Despus de 1250 aos, sinembargo, el equinoccio vernal se haba retrasado unos diez das y en consecuencia la fechacorrecta de la pascua de resurreccin - de inmensa importancia en todo el mundo cristiano - erainsegura. Esta otra variacin surgi porque la suposicin de que el ao solar es de 365 das, noes del todo cierta ; la diferencia anual es de unos 11 minutos. La Bula Papal orden en 1582 que,en vez de haber un ao bisiesto cada cuatro aos, debera haber 97 aos bisiestos en 400 aos :

para eliminar el error acumulado, el 5 de octubre de 1582 se convirti en el 15 de octubre de esemismo ao. La mayor parte de los pases continentales adoptaron rpidamente la reforma, peropasaron muchos aos hasta que Gran Bretaa y algunos otros pases no catlicos hicieron lomismo. Gran Bretaa no realiz el cambio hasta 1752 ; Rusia no lo hizo hasta 1918 y Turqua en1927.

El establecimiento de un calendario satisfactorio, es histricamente de primera importancia.Mientras la agricultura fue la principal actividad de las naciones civilizadas, el calendario confera lagran ventaja de posibilitar la planificacin del trabajo estacional sin referencia a las fases de la luna,y su valor para el comerciante, el sacerdote, el cobrador de impuestos y el historiador,no necesitaser subrayado. A partir de ste momento empezara la historia del Reloj como instrumento paramedir el transcurso del tiempo que empezara con el reloj de sombra del ao 1450A.C.aproximadamente, encontrado en Egipto.

Un TERCER PERIODO EVOLUTIVO DE LA METROLOGIA, lo constituye (sin ser muy estrictoen sto de los periodos que slo se emplean aqu como un modo de ordenar sta cronologa), lastendencias unificadoras que, a lo largo de la historia , han sido infludas por dos grandes factoresde peso: la comercializacin y la voluntad de los estados por ingerencia de sus reyes ,originandocomo consecuencia, la tendencia a la mutabilidad y la inercia. ( Ver Figura 3).


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Figura 3. Los Reyes como promotores de tendencias unificadoras.

En el siglo VI d. C., los romanos establecieron un sistema rudimentario de medicines yCarlomagno en el ao 789 realiz esfuerzos para unificar las unidades de medicin en el territoriopor l gobernado siendo entorpecida esta labor por los seores feudales que queran implantar supropio sistema de medicin. Cabe destacar que Carlomagno restableci el denominado Pie Real

Carolingio y le infringi garanta estatal para difundirlo territorialmente permaneciendoprcticamente inmutable hasta la gran Revolucin Francesa. El tamao del Pie se encontr en elmuro de uno de los castillos normandos en 1589 acorde con las dimensiones en vigencia despusde una aparente transformacin en 1667.

Eduardo I de Inglaterra en 1239 orden por primera vez la confeccin de una barra de hierro paraser utilizada como patrn en todos sus dominios y estableci que 1 pie = 1/3 yarda definidacomo la distancia entre la nariz y el pulgar con el brazo extendido del rey Enrique V.


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La primera yarda que todava existe fue establecida por Enrique VII en 1497 y luego viene la yardade Elizabeth I en 1558.

Una nueva yarda de Bronce fue fabricada por John Bird en 1760. Se utilizan dos puntos finos contapas de oro colocadas dentro de 2 agujeros de la barra de bronce. Se legaliz en 1824 con elnombre de Imperial Standard Yard.

En el siglo XVII en Francia se invent la TOESA equivalente a 1 m. 904 mm de longitud. SegnB.A. Rybakov, tras analizar textos relativos a la medicin Antropolgica por una parte, y efectuarmediciones antropomtricas de varios hombres de 170 cm. de altura, demostr la existencia dediversos mtodos para establecer cada una de las medidas antropomtricas de longitud que parael caso de la TOESA sera equivalente a la longitud entre las puntas de ambos dedos de en mediocon los brazos abiertos, o entre ambas muecas, o desde la punta del dedo de en medio del brazolevantado hasta el suelo ; todo dependa de regin geogrfica. Esta toesa se materializ en unabarra de hierro que se fij en uno de los muros del palacio de Chatelet.

La antigedad nos ha legado leyendas sobre las leyes unificadoras : una , la de de FILIPO deMacedonia , y otra , lade Alejandro Magno, sobre la medida capitolina de acuerdo con lareforma Unificadora de Justiniano.

A partir del ocaso de la antigedad, se conocen en Europa tres grandes fases de actividadunificadora en la esfera metrolgica : La Carolingia, La Renacentista (absolutismo) y la de lailustracin (Absolutismo Ilustrado). El mayor impulso unificador se producir en los principiosdel Capitalismo, bajo la forma de la Revolucionaria Reforma Mtrica de la Francia Republicanaen 1799. Desde aquel da el sistema mtrico parti a la conquista del mundo.

El 14 de septiembre de 1918 fue adoptado en la URSS por un decreto del consejo de loscomisarios del pueblo. En 1958 comenz a aplicarse en Japn.

Actualmente, dentro de los pases ms importantes, nicamente los Anglosajones no lo utilizan,pero han logrado dentro de sus fronteras una homogeneidad metrolgica avanzada.

En Inglaterra, que constitua en la Edad Media un reino relativamente bien administrado, las

reformas metrolgicas medievales tal vez fueron ms eficaces, sin excluir la posibilidad de quesu eficiencia fuese resultado de un compromiso : la monarqua ordena la unificacin pero respetalas medidas seoriales.

En los estados de la Orden Teutnica, eficazmente administrados, la reforma unificadora espromovida por Ulrich von Jungingen. Se trata de una reforma parcial, ya que unifica slo lasunidades de superficie agraria para lograr la unificacin de los tributos de los vasallos.

Otakar Premysl intenta aplicar una reforma unificadora en 1268 en Checoslovaquia.

En Espaa Medieval se conocen por lo menos cinco grandes tentativas de unificacin : la deAlfonso X en 1261, Alfonso XI en 1348, Juan II en 1345, Fernando e Isabel en 1448 y finalmente, lade Felipe II en el ao 1568 con una eficacia mayor, aunque tambin limitada.

La segunda fase unificadora La Renacentista se dio en Espaa con Felipe II ; en Francia bajoFrancisco I. Paralelamente en Rusia, intentos anlogos fueron realizados por Ivan el Terrible (unaFe, un peso, una medida).

Finalmente la tercera fase unificadora, la de la Ilustracin, llega en el siglo XVIII con la netasupremaca de Europa Central y Oriental Austria, Rusia y Prusia. El despotismo ilustrado de esospases desarrollando y organizando su inmensa administracin y burocracia, se encontraba a cadapaso con las dificultades provocadas por la diversidad de las medidas utilizadas en las diferentesregiones del pas.


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Las unificaciones premtricas del siglo XVIII no tienen objetivos universales ; al contrario, lasmedidas deben ser atributo del soberano y tener un alcance igual a la extensin de su poder, talcomo vena considerndose desde los tiempos carolingios.

Esta tendencia del poder estatal corre pareja con los resultados de los razonamientos de loscientficos. Los progresos de la matemtica en el siglo anterior y de las ciencias naturales en elsiglo XVII condujeron a muchos eruditos a considerar la posibilidad de una medida estable,inmutable y precisa.

La reforma, en ste sentido, ms antigua en 1705, fue emprendida por Austria con grandesproblemas pues los seores Feudales se encargaron de sabotearla.

Al fin se puede llegar a Francia, esto es en la poca de la Revolucin Francesa ao 1789. Elmonopolio seorial de las pesas y las medidas se derrumb conjuntamente con el feudalismo ysegn un informe sobre sta cuestin presentado por el Obispo de Autun, Tayllerand se conocesu proposicin de rechazar la idea de aplicar las medidas parisienses en toda Francia y proponefijar un nuevo prototipo que este tomado dela naturaleza, y, en consecuencia sea aceptable portodas las naciones. Adems propone que los trabajos de presentacin se lleven a cabo desde unprincipio por la Asamblea Nacional y la Academia francesa conjuntamente con la afamada Royal

Society y el Parlamento Ingls.

El 8 de mayo de 1790 stas bases fueron aprobadas por la Asamblea Nacional, que encarg laejecucin de la reforma a la Academia de Ciencias, ordenando simultneamente que en dichaAcademia se reunieran todas las medidas utilizadas en las provincias. Aparentemente, se creyque era una tarea fcil y se previ que a los seis meses del envo de los nuevos patrones a losdiferentes municipios, se procedera a la abolicin de las medidas viejas y a su sustitucin por lasnuevas.

Sin embargo, hasta el 26 de marzo de 1791 no acept la Asamblea Constituyente el principio detomar como fundamento para el nuevo sistema de pesas y medidas, la longitud del meridianomedida sobre el segmento que une Dunkerque con Barcelona, propuesta por Condorcet a quien sele haba encomendado la tarea de unificacin y quien era secretario de la Academia de Ciencias.

A lo anterior, se debe complementar que la Revolucin Francesa desencaden en Francia una olade quejas contra las Estafas Metrolgicas. Aunque de tiempo atrs ya venan presentndosestas anomalas, el derrumbamiento de las instituciones francesas propici la oportunidad paraexpresar las quejas por parte de los campesinos en contra de los seores, ante los tribunales delas asambleas revolucionarias.

Se recordar en la historia, que la colaboracin francoinglesa result ser un fracaso rotundo, peroCondorcet segua considerando como principal objetivo de la reforma su universalidad :segn l no deba poseer ninguna de las caractersticas particulares, nacionales, especficamentefrancesas, a fin de que pudiera ser aceptable para todas las naciones. Por sta razn debabasarse en la naturaleza, porque la naturaleza, en particular para los filsofos de la ilustracin,era comn para todos los pueblos y constitua el lazo que los una entre s.

Un CUARTO PERIODO EVOLUTIVO DE LA METROLOGIA lo constituye la historia, de launificacin por excelencia que son : EL SISTEMA METRICO DECIMAL Y EL SISTEMAINTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.).

Un fenmeno slo se conoce bien a partir del momento en que pueda expresrsele por medio denmeros, es decir, medirlo.

Este principio enunciado ya por Platn y precisado por Kelvin a fines del siglo XIX domina toda lavida moderna. En nuestra poca hay que traducirlo todo en cifras, es decir, hay que medirlo todo.


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Pero para medir bien es necesario tener unidades fciles y definidas con precisin.

El Sistema Internacional de Unidades,(S.I.) viene a satisfacer sta necesidad.

Cmo fue est establecido ?

Mucho antes de ser internacional, ste problema fue sacado a relucir, como se anot antes, por laRevolucin Francesa en 1789. Los hombres de aquella poca pensaron que el sistema por creardebera poder convertirse en internacional, idea que los llev a dos conclusiones : La primera, quehaba que utilizar la numeracin decimal, ya que sta se empleaba en todos los pases delcontinente europeo. La segunda, que las unidades a crear no deberan tener relacin alguna conningn pas. Haba pues que partir de fenmenos fsicos universales que despus de serdiscutidos, fueron : El Meridiano Terrestre para la longitud y El Agua para la masa.

Para traducir en escala humana, se tom la diezmilonsima parte del cuadrante del meridianoterrestre que pasa por Pars, que se llam Metr (del griego : Metrn).

Distintos sabios, matemticos, fsicos, astrnomos, etc., se encargaron de las operaciones tcnicasy materiales. Se solicit la colaboracin de otros pases y algunos delegados extranjeros

participaron en el trabajo, especialmente un Holands, Van Swinder y un Suizo Tralles.

Las necesidades industriales eran muy reducidas, y bastaba con tener unidades de longitud,Superficie, Volumen y Masa (que entonces se llamaba paso). Tomando como base el Metro, lasunidades de superficie y volumen fueron el cuadrado y el cubo, construidos sobre la unidad delongitud.

Para la masa, se tom el Agua (cuerpo Universal) contenida en un cubo de 1/10 de metro de lado,que daba una unidad de valor adecuada : El Kilogramo.

Quedaba por solucionar una ltima cuestin importante, la de los mltiplos.

El principio de numeracin decimal dio la respuesta : Todos deberan ser decimales y se crearon

los Prefijos que aadidos al nombre de la unidad base, servan para designar 10, 100, 1000, launidad, 0, 1/10, 1/100, 1/1000 de la unidad (deca, hecto, kilo, deci, centi, mili), aunque sinembargo, se crearon algunos nombres especiales para usos particulares e importantes : el rea,para medidas agrarias, por ejemplo.

No se decidieron ir ms lejos decimalizando tambin las Unidades de Tiempo y Angulo,relacionadas con los fenmenos astronmicos.

Despus de diez aos de trabajos (1799), los patrones definitivos del metro y del Kilogramoslo aparecieron en los Archivos Nacionales.El primero era un modelo de los llamados bordes, es decir que el metro era la distancia entre lasdos caras terminales, bien planas y paralelas de una regla de seccin rectangular.

El Kilogramo era un cilindro de una altura sensiblemente igual al dimetro.

La exactitud del metro con relacin a la definicin terica fue evaluada en 2 3/100000 mientrasque la del Kilogramo, no fue expresamente precisada. Con sta oportunidad se inscribi unamedalla que sobre uno de sus lados llevaba la audaz divisa de : Para todos los tiempos paratodos los pueblos.

Las bases del sistema mtrico decimal estaban sentadas y con un espritu internacional. Seguirpues ste camino ?


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El conocimiento del sistema se extenda por el mundo. En 1840 se construy una Treintena deseries de Patrones que se enviaron a diferentes pases de Europa y Amrica.

Las exposiciones universales que se celebraron en Pars en 1851 y 1855 y sobre todo en 1857,llevaron la cuestin a un plano internacional.

Siguiendo una peticin de la Academia de Ciencias de San Petersburgo (Leningrado), se propusoen 1869, la reunin de una comisin internacional del metro. Veinticuatro estados designarondelegados que se reunieron en Pars en agosto de 1870 y nombraron los miembros de un comitde investigaciones preparatorio que (debido a la guerra de 1870-71), sol se pudieron reunir enPars en 1872.

Finalmente, 51 delegados en representacin de 30 pases entre los cuales se encontraba InglaterraU.S.A. y ocho pases de Amrica Latina, se reunieron desde el 24 de septiembre hasta el 12 deoctubre de 1872 constituyendo la Convencin Internacional del Metro y celebraron oncesesiones para adoptar 33 resoluciones que creaban las bases para un SISTEMA DE UNIDADESINTERNACIONALES. Se constituy un comit permanente cuyo presidente fue el espaolIBAEZ y secretario un holands, M. Bosscwa que lleg rpidamente a conclusiones tcnicas y en1875 someti el conjunto de la cuestin a la Conferencia Diplomtica llamada del metro. Estalleg a crear la Organizacin Internacional tanto desde el punto de vista tcnico como diplomtico.

Despus de discusiones difciles, se crearon los siguientes organismos :

Una Conferencia General de Pesas y Medidas, compuesta por los delegadosplenipotenciarios y cientficos de los estados que se reuniran cada seis aos y que fueraencargada de tomar todas las decisiones de principio.

Un comit Internacional de Pesas y Medidas, cuyos miembros los designa la ConferenciaGeneral y que se encarga de las decisiones de la conferencia general y que se rene comomnimo cada dos aos.

Un Bur Internacional de Pesas y Medidas encargado de ejecutar todos los trabajosmetodolgicos decididos por la conferencia y el Comit.

Este organismo permanente se instal en el Pabelln de Breteuil en Sevres cerca de Pars, en unterreno que goza de la clusula de Exterritorialidad.

A partir de ste momento (1875), el Sistema mtrico de hecho y derecho se convirti eninternacional.

Cul fue entonces su evolucin ?

El Bur Internacional de Pesas y Medidas haba sido encargado de elaborar nuevos patrones delmetro y el kilogramo, asegurar su conversacin y proporcionar a los estados, PatronesNacionales, comparar las antiguas medidas nacionales con los patrones mtricos internacionalesy efectuar todos los trabajos de alta precisin.

En sta poca las necesidades en todos los campos : Cientfico, Industrial, Comercial e inclusoAgrcola, etc., haban cambiado mucho con el desarrollo de todas las tcnicas.

Los patrones anteriores se hicieron insuficientes y era necesario mejorar su precisin y suinvariabilidad. Se decidi abandonar las definiciones tericas anteriores y realizar en lascondiciones de precisin e invariabilidad lo mejor posibles, nuevos patrones del metro y delkilogramo, idnticos al metro y el kilogramo de los archivos tomados en el estado en que seencontraban.


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La materia seleccionada para uno y otro fue la aleacin de Platino-Iridio en una proporcin de 90-10%.

En lugar de un metro de Bordes se escogi un metro trazado sobre la Pared Axial (llamada fibraNeutra). De una regla de seccin X, perfectamente rgida. La distancia es la comprendida entre losejes de los trazos transversales tomados a micrmetro y limitados por dos trazos longitudinalesseparados 0.1 mm. que definen el eje de la regla.

Un lingote platino excepcionalmente grueso, fundido por la firma inglesa Johnson Mathais yCa., sirvi para elaborar 40 cilindros de un Kg. Y 30 metros. Entre stos se escogi comoPrototipos internacionales el metro y el kilogramo respectivamente que fueron los ms prximosa los patrones de archivo.

Su exactitud de definicin puede ser estimada aproximadamente en 0.1 - 0.2 micras para lalongitud y 0,01 mg para la masa, es decir 0.00000001 g. .

En sta oportunidad se decidi definitivamente entre la unidad fundamental de fuerza o de masa :se adopt la segunda.

En 1889 la primera Conferencia General de Pesas y Medidas sancion esos resultados y

distribuy, sacndoles a suerte, los otros patrones entre los diferentes estados.

Para comparar las masas, se utilizaron Balanzas de Brazos iguales, construidas con la mayorprecisin posible, manipuladas a distancia y colocadas en un recinto a temperaturas constantes,con un grado higromtrico conocido etc.

Para las longitudes de bordes se hicieron varios comparadores de contactos cada vez msperfeccionados y para los metros de trazos, comparadores microscpicos provistos de micrmetrosque aseguran la dcima de micra.

Tambin comenz a utilizarse el mtodo interferencial que permite percibir con seguridad lacentsima de micra y que 70 aos ms tarde deba llevar a una nueva definicin del metro.Durante ste periodo las atribuciones del Bur internacional se extendieron a las magnitudes de

otra naturaleza y al estudio de los fenmenos que influyen sobre las mediciones, para mejorar laprecisin de los patrones y los mtodos operativos.

Se puede citar en particular :

la Intensidad Normal de la aceleracin de la gravedad definida en 9.80665 metros porsegundo al cuadrado;

la Temperatura acordada para adopcin de la escala internacional;

la dilatacin de slidos y lquidos utilizada en las mediciones fundamentales;

estudio de Aleaciones de dilatacin dbil, tiles en Metrologa;

la determinacin del volumen del Kg de agua fijada en 1000,028 decmetros cbicos, loque confirma la excelencia de las operaciones en 1792;las mediciones Geodsicas tiles para la Cartografa Nacional e Internacional;

los fenmenos interferenciales;

los patrones Elctricos (1927);

los patrones fotomtricos (1933);


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Ante el desarrollo de la ciencia y de la tecnologa en alguno de esos campos, el ComitInternacional ha organizado la colaboracin con los organismos nacionales especializados,creando comits consultivos destinados a informar sobre ciertas cuestiones. Son las siguientes :

- el comit consultivo de la Electricidad. 1927;

- el comit consultivo de Fotometra. 1933;

- el comit consultivo de Termometra. 1937;

- el comit consultivo para la definicin del metro 1952;

- el comit consultivo para la definicin del segundo 1956;

- el comit consultivo para los patrones de medir radiaciones ionizantes;

El comit consultivo para la definicin del metro, tiene una importancia particular que se puedeexplicar como sigue.

Reuniendo los trabajos de ms de medio siglo sobre las interferencias luminosas, ha podido llegara una nueva definicin del metro, basada sobre un fenmeno fsico perfectamente estable yreproducible, como deseaban los creadores del sistema mtrico. Esta longitud es la RadiacinLuminosa emitida en el vaco por una lmpara de Criptn de unas determinadas caractersticas.

Despus de Octubre de 1960 el metro es la longitud igual a 1650763,73 longitudes de onda delcriptn 86 y modernamente, es decir, en la actualidad, el metro se ha definido en trminos develocidad de la luz (C) y del tiempo empleado por ella para recorrer un metro. A sta definicin sele denomina PATRON LUMINOSO.

El instrumental necesario para sta operacin es extremadamente complejo ( para la definicin deoctubre de 1960), pero permite obtener una exactitud de 0.001 micras , es decir, 100 veces mayor

que con el patrn de platino y el comparador de microscopio.

Sin embargo, la recomendacin de la XI Conferencia General (1960), dijo : el PrototipoInternacional de 1889 sers conservado y de hecho todava se utilizan los antiguos mtodos demedicin ptica.

El Segundo de Tiempo ya no va relacionado con el movimiento de rotacin de la tierra que secrea regular pero cuyas irregularidades han podido constatarse. Este ha sido definido como unafraccin de 12 cifras de denominador del ao tropical de 1860 e incluso se orienta hacia laresonancia de un tomo de Cesio. Por el momento solamente el kilogramo se mantiene fuerade sta evolucin hacia patrones atmicos.El Bur internacional de Pesas y Medidas ha extendido su actividad a otras magnitudes :Temperatura, Electricidad y Luz.

As pues en esos campos se utilizaron unidades variadas : Grado Centgrado, Fahrenheit,Reaumur, etc. la situacin ms confusa se daba en el campo de la Electricidad. A proposicin dela British Asociation en 1873, el Congreso Internacional y su comisin del sistema de unidades,completan el sistema enumerando las Unidades Secundarias derivadas que parecan oportunasde acuerdo a toda clase de utilizacin a nivel cientfico e industrial o comercial.

Se efectu una encuesta en los pases firmantes de la convencin del metro y fue as como en1960 la XI Conferencia General adopt una resolucin (la No. 12) que tomaba de nuevo lasseis unidades bsicas, precisaba el nombre de SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES


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S.I. y enumeraba las unidades complementarias : Angulo Plano y Angulo Slido y 27 unidadesderivadas sin perjuicio de otras unidades quepudieran aadirse en el futuro.

Esas 27 unidades fueron seleccionadas por su importancia prctica y abarcan medidasgeomtricas, mecnicas, la presin, la viscosidad, la energa y el calor, la electricidad (10unidades) y por ltimo la luz.

El SI pone fin pues, a ste largo periodo de ambigedad. Al precio de un esfuerzo de adaptacinde todos, permite tener un lenguaje en todos los campos y en todos los niveles de la ciencia y dela tcnica y el cuadro as creado podr en el futuro recibir todos los complementos que parezcantiles. El SI es el resultado actual de un trabajo largo comenzado en Francia pero continuadodurante 90 aos en un marco internacional para poner a disposicin de todos los hombres unconjunto de unidades cmodas, necesarias en el desarrollo de la ciencia y de la tcnica.

OBSERVACION : Para el ao 1987 se cuenta con una unidad ms que es la Cantidad desustancia constituyendo un cuadro de siete unidades bsicas.

Las siete unidades bsicas del S.I. son : ( Ver Tabla 1 ).

Tabla 1. Magnitudes y unidades bsicas del sistema S.I.

MAGNITUD BASICA NOMBRE SIMBOLOLONGITUD

MASATIEMPO

INTENSIDAD ELECTRICATEMPERATURA TERMODINAMICA

CANTIDAD DE SUBSTANCIAINTENSIDAD LUMINOSA

metrokilogramosegundoamperekelvinmole

candela

mkgsAK

molcd

FUENTE : Norma Tcnica Colombiana ICONTEC 1000.

Los nombres de los mltiplos y submltiplos de las unidades, se forman por medio de prefijos :


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Las anteriores acepciones estn contenidas en la norma ICONTEC 1000.

Las unidades suplementarias, de otra parte, son : ( Ver Tabla 2 ).

Tabla 2. Unidades suplementarias

MAGNITUD BASICA NOMBRE SIMBOLOngulo plano

ngulo slido

radin

estreo-radin

rad

sr

FUENTE : Norma Tcnica Colombiana ICONTEC 1000

Y as con todos los planteamientos anteriores, se ha logrado sintetizar una historia de la Metrologaque es muy abundante en datos, ancdotas y fuentes de informacin, que aportan un claropanorama de cmo el hombre se las ha ingeniado para conocer ms del mundo que lo rodea.

1.3 CLASES GENERALES DE MEDICIONES

Las mediciones se pueden clasificar en forma general de acuerdo a los grandes campos de suaplicacin , como sigue en la siguientes definiciones que se suministran .

1.3.1 Mediciones tcnicas .Esta clase incluye las mediciones realizadas para asegurar la compatibilidad dimensional, laconformidad con especificaciones de diseo necesarias para el funcionamiento correcto, o engeneral, todas las mediciones que se realizan para asegurar la adecuacin de algn objeto conrespecto al uso previo.

1.3.2 Mediciones legales.

1815

129

62

31

6

29

312

1010

1010

1010

10101010

1010

1010

aattoffemto

ppiconnano

microccenti

mmiliddeci

dadecaMmega

hhectoGgiga

kkiloTtera


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Aqu se incluyen las mediciones hechas para asegurar el cumplimiento de una ley oreglamentacin. Esta clase cae en la esfera de accin de las organizaciones de Pesas yMedidas.Estas organizaciones se manifiestan en forma de entidades estatales , gubernamentales omunicipales , que reglamentan las actividades comerciales en el campo metrolgico. Ej :sanciones por adulteracin de balanzas , metros etc.

1.3.3 Mediciones Cientficas.Son aquellas realizadas para convalidar teoras sobre la naturaleza del universo, o para sugerirnuevas teoras. Estas mediciones, que pueden constituir lo que se podra llamar MetrologaCientfica, es propiamente el dominio de la FISICA EXPERIMENTAL y tal vez sea la metrologams complicada y que presenta un estado altamente evolucionado si se tienen en cuentarevolucionarios aparatos de medicin y sistemas sofisticados y por computador para el tratamientode datos. Muchos de los aparatos de medicin que nacen de la fsica experimental, se conviertena la postre en elementos de uso rutinario dentro de la metrologa tcnica.

1.4 DEFINICIONES BASICAS DE METROLOGIA

Magnitud mensurable. Atributo de un fenmeno, cuerpo o sustancia que se puede distinguir enforma cualitativa y determinar en forma cuantitativa.

Existen Magnitudes en sentido general y Magnitudes en sentido particular.

Como magnitudes en sentido general, se pueden mencionar : masa, resistencia elctrica,temperatura, humedad, etc.

Como magnitudes en sentido particular se pueden citar por ejemplo : la Temperatura de ebullicindel aceite, la longitud de un tramo de carretera, la temperatura de un horno para la preparacin deun alimento, el tiempo en que un objeto colisiona con otro,la densidad de unPlstico determinado,la duracin de un viaje desde Bogot a Cha, etc.Magnitud bsica . Cada una de las magnitudes que en un sistema de magnitudes se acepta por

convencin como funcionalmente independiente respecto a otras. Ejemplo : El sistema S.I.

Magnitud derivada. En cada una de las magnitudes que correspondiendo a un sistema demagnitudes, se puede definir en funcin de magnitudes bsicas de ese sistema. Ejemplo : lavelocidad de un mvil cuya unidad es : m/s, es decir, compuesta por dos magnitudes bsicascomo son el metro (m) y el segundo (s).

Magnitud de Influencia. Magnitud que no es la que se debe medir, pero que incide en elresultado de la medicin.

Ejemplo : La humedad relativa de una sala de metrologa o la temperatura de la misma.

Valor verdadero convencional (de una magnitud). Valor atribuido a determinada magnitud y

aceptado, a veces por convencin, como poseedor de una incertidumbre adecuada para unpropsito dado.

Ejemplo : Cuando un medidor de velocidad angular cuyos mrgenes de error son tolerados dentrodel intervalo + o - del 5%, es verificado con ayuda de un medidor de velocidad angular patrn cuyoerror de indicacin es del 1,5% + o - , las lecturas del medidor patrn se tomarn como los valoresverdaderos convencionales para los fines propuestos.


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Dimensin de una magnitud. Expresin que representa una magnitud de un sistema demagnitudes como el producto de potencias de los factores que representan las magnitudes bsicasdel sistema.

Ejemplo : En un sistema que tenga las magnitudes bsicas de longitud y tiempo, cuyasdimensiones se indiquen mediante L y T respectivamente, LT-2 es la dimensin de aceleracin.

Smbolo de una unidad de medida. Signo convencional que representa una unidad de medida.

Ejemplo : s : es el smbolo para el segundo.

K : es el smbolo para la temperatura termodinmica Kelvin.

Sistema de Unidades (De medida). Conjunto de unidades bsicas, junto con las unidadesderivadas, definidas de acuerdo con reglas dadas, para un sistema de magnitudes dado.

Ejemplo : Sistema Ingls de Unidades.Sistema Mtrico Gravitacional de unidades.Sistema M.K.S.

Sistema c.g.s.Unidad de medida coherente. Unidad de medida derivada que se puede expresar como unproducto de potencias de unidades bsicas con un factor de proporcionalidad igual a uno. Es denotar que una unidad puede ser coherente respecto de un sistema de unidades pero no respectoa otro.

Sistema Coherente de Unidades de Medida.

Sistema de unidades de medida en el cual todas las unidades derivadas son coherentes.

Ejemplo : Las unidades que a continuacin se presentan (expresadas mediante sus smbolos)forman parte del sistema coherente de unidades en mecnica dentro del Sistema internacional de

Unidades, SI.

Rad.s -2 (aceleracin angular) ;2

s

mKgN (fuerza).

Unidad de medida bsica. Unidad de medida de una magnitud bsica en un sistema dado deunidades

Unidad de medida derivada. Unidad de medida de una magnitud derivada de un sistema deunidades dado.

Ejemplo : La magnitud - presin - posee el nombre de Pascal en unidad SI derivada y equivale aN/m2 (Newton sobre metro cuadrado).

Unidad de medida fuera del sistema. Unidad de medida que no pertenece a un sistema deunidades dado..Ejemplo : Grado Celsius ( C) ; tonelada ( t) ; grado ; minuto ; segundo ( ; ; ).


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Valor de una magnitud. Cantidad de una magnitud en particular que generalmente se expresacomo una unidad de medida multiplicada por un nmero.

Ejemplo : Temperatura de un cuerpo ( 575 K) ; intensidad de corriente a travs de un conductor(35 A ).

Medicin. Conjunto de operaciones cuyo objeto es determinar un valor de una magnitud.Principio de medicin. Base cientfica de una medicin o fenmeno fsico en que se basa unamedicin.

Mtodo de medicin. Secuencia de operaciones, descritas en forma genrica que se utilizan alefectuar mediciones.

A continuacin se presenta una explicacin detallada de los anteriores mtodos de medicinMtodo de medicin directa. Es el mtodo ms utilizado en la tcnica y permite obtenerdirectamente el valor de la medida, tal como la presin por medio de un manmetro o la intensidadde corriente elctrica con un ampermetro. ( Ver Figura 4 ).

Mtodo de medicin diferencial. Consiste en determinar la diferencia entre la magnitud buscaday una conocida, propia para medidas con error muy pequeo, como el de la comprobacin de unmetro patrn con otro de categora ms alta.

Mtodo de medicin por cero. Consiste en buscar el equilibrio entre la cantidad de magnituddesconocida y otra conocida, de tal forma que su accin respecto de algn fenmeno se reduce acero, como es la determinacin de la masa mediante una balanza de brazos iguales. Cuando elequilibrio no puede realizarse perfectamente, este mtodo se transforma en el mtodo diferencialantes indicado. ( Ver Figura 4 ).

Mtodo de medicin por sustitucin. Consiste en reemplazar la cantidad de magnitud que seva a medir en un instrumento de medicin por otra medida conocida, de forma tal que no se

produzca modificacin alguna en la indicacin del instrumento, como es la medicin de unaresistencia elctrica en un puente, en el cual una vez establecido el equilibrio se sustituye laresistencia que se mide por una resistencia conocida, manteniendo la misma desviacin en elinstrumento indicador, que es un galvanmetro.

Mtodo de medicin por comparacin. Consiste en sustituir en el instrumento de medicin unamagnitud conocida por la cantidad que se ha de medir, comparando ambas indicaciones. Estemtodo se aplica en la medicin de longitudes o tambin en la medicin de la resistencia elctricacon el potencimetro, el galvanmetro o el voltmetro y consiste en hacer pasar la misma corrientea travs de la resistencia desconocida y la resistencia conocida ; midiendo la cada de potencialelctrico en ambas resistencias se calcula la medida desconocida. ( Ver Figura 4 ).

Mtodo de medicin indirecto. Es aquel en que la magnitud se obtiene mediante la medicinde otras cantidades relacionadas matemticamente, por ejemplo, para medir el rea de un crculose mide el dimetro y por clculo, se determina el rea.

Medicin de medicin por coincidencia. Consiste en comparar una serie de graduaciones oseales uniformes con otra serie de graduaciones o seales uniformes cuya coincidenciadetermina la medida. Por ejemplo, la medicin de una longitud por medio de un calibrador pie derey o con un micrmetro con vernier. ( Ver Figura 4 ).

Figura 4. Mtodos de medicin.


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467.98

Mtodo de Medicin Directo.

O

Mtodo de Medicin por Cero.

Procedimiento de medicin. Conjunto de operaciones, descritas en forma especfica que seutilizan al efectuar mediciones particulares segn un mtodo dado.

Generalmente un procedimiento de medicin se registra en un documento que a veces se llama

procedimiento de medicin (o mtodo de medicin), y cuyo grado de detalle suele ser suficientepara que un operador pueda efectuar una medicin sin informacin adicional.

Resultado de una medicin. Valor atribuido a una magnitud por medir, obtenido mediante unmtodo de medicin.Cuando se da un resultado de una medicin, se debe aclarar si se refiere a :

- La indicacin del aparato de medida.- El resultado no corregido, es decir, el resultado de una medicin antes de la


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correccin del error sistemtico.- El resultado corregido.- El promedio de un cierto nmero de valores ledos.

De otra parte, un informe completo del resultado de una medicin incluye informacin acerca de laincertidumbre de la medicin.

1.5 CURIOSIDADES METROLOGICAS

Como eplogo a ste captulo y para enriquecer ms los conocimientos acerca de la metrologa, sepresentarn algunos sucesos de inters en donde esta ciencia ha logrado manifestar su importantegrado de influencia.

Entre los checos, a finales del siglo XVIII, reinaba la creencia de que los nios menores de seisaos dejaban de crecer, convirtindose en enanos llamados MIERZYNY (de miara : medida), tanslo a consecuencia de medir el pao destinado a sus camisas vestidos.Las dimensiones de una persona, o las de cualquier parte de su cuerpo, son simbolizadas con laconsecuente ambivalencia. Un hilo o una cinta del largo de la circunferencia doceflica puede serofrendada como un voto por la salud de un enfermo ; o utilizada en magia negra para perjudicarlo ;o - tratndose de un muerto - colgada ante el altar para impedir su tan indeseable retorno, segnH. Bchtold Stubli en Manual decreencias Alemanas, Berln, 1932-1933, p.1852, tomo V.

En la Polonia Medieval era conocida una enfermedad llamada myera, la que se curaba midiendo alenfermo.

Los griegos cretenses vean en el escarabajo pelotero el alma del panadero que usaba pesasfalsas para su pan. En castigo fue condenado a amasar eternamente sus panes de estircol.

Segn la tradicin griega, las medidas fueron inventadas por el sabio de Argos, venerado por ello.Segn los romanos, los fundamentos de la medicin de tierras fueron dados por la ninfa Vegoia,aparecida al etrusco Aruns Veltimnus. Aqu se puede observar la procedencia casi divina de lasmedidas.

Entrando por ltimo con el tema de la falsedad o alteracin de pesas y medidas, he aqu algunosejemplos interesantes en los que se refleja la gravedad y punibilidad del hecho.

En los libros de Moiss, que constituyen un cdigo social con sancin sacra, las normas relativas alas medidas an tienen carcter textual. All se puede leer :

No hagis injusticia, ni en los juicios, ni en las medidas de longitud, ni en los pesos, ni en lasmedidas de capacidad. Tened balanzas justas, pesos justos, un efjusto, un hinjusto.

O : No tendrs en tu bolso pesa grande y pesa chica. No tendrs en tu casa dos efs, unogrande y otro chico. Tendrs pesas cabales y justas, y efs cabales y justos, para que se larguentus das sobre la tierra que Yav tu Dios, te da . (Dt., XXV, 13-15).

Del nuevo testamento se pueden extraer las palabras de Cristo, que en forma metafrica,sentencian :

Con la medida con que midiereis se os medir y se os aadir, o de una manera ms bella Dady se os dar ; una medida buena, apretada, colmada, rebosante ser derramada en vuestro seno.La medida que con otros usaris, esa ser usada con vosotros. (Lc. VI, 38).

De el CORAN, se puede extraer de la SURA 83 :


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Sura 83. De los estafadores.

En nombre de Al, misericordioso y compasivo.

1. Desgracia a los que falsean el peso y la medida.2. A quienes cuando miden a favor de s, colman la medida.3. Pero cuando miden para otros, la disminuyen.4. Acaso no piensan que sern levantados de entre los muerto5. En el da poderoso6. En el da en que los hombres respondern ante el Seor del Mundo?

La plenitud de la relacin simblica con la medicin est representada por la idea universal,arraigada en muchas civilizaciones, de lo que Mahoma llama el da poderoso o da terrible, el

juicio final. Las acciones de los antiguos egipcios eran pesadas por Amn, y las de los cristianospor el arcngel Miguel, Aparece en incontables tmpanos de catedrales romnicas y gticas querepresentan el juicio final, al lado de Cristo Juez, con la balanza en la mano. El Arcngel Miguelpesar todas las acciones de los que acuden al Juicio Final (reyes, prncipes, obispos, abades,caballeros, damas, artesanos o campesinos), de los que no pocos eran falsificadores o vctimas de

medidas falsas, con pesa justa y las pagar por ello en justa medida.

Creen en ello las tres religiones monotestas oriundas del Cercano Oriente : El mosaismo, elcristianismo y el islamismo.


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2. INSTRUMENTOS DE MEDICION

En ste captulo se estudiarn las caractersticas de los aparatos de medida desde el punto devista de su constitucin como de sus parmetros cualitativos y cuantitativos, que los definen y lossintetizan como medios de captacin de informacin del medio que los rodea.

Es de aclarar que las definiciones que se suministran a continuacin estn contenidas en la normatcnica Colombiana ICONTEC - NTC 2194 PRIMERA REVISION DE 1994 -07-27.

2.1 INSTRUMENTO DE MEDICION

Medios tcnicos con los cuales se efectan las mediciones, y que comprenden : Las medidasmaterializadas y los aparatos medidores.

Los instrumentos y en particular los instrumentos cientficos son los dispositivos para laobservacin y medida del universo fsico. Estos son extensiones de la percepcin y sensibilidadhumana sin los cuales sera imposible la exploracin cientfica de la naturaleza, siendo estosentonces de importancia fundamental en todos los ramos de la ciencia.

Los instrumentos cada da estn siendo objeto de extraordinarios avances y la tecnologa para suconstruccin busca dotarlos de altas cualidades metrolgicas tales como la exactitud, repetibilidad,sensibilidad y ptimos intervalos de incertidumbre.

De otra parte y con el advenimiento de la automatizacin y robotizacin de procesos industriales, alos aparatos de medicin se les ha colocado en un posicin de alta responsabilidad pues de los

datos que ellos suministran dependen complejos procesos de control, orientacin, desarrollo demovimientos especficos en trayectorias especficas, toma de decisiones, etc.

Ahora bien, cuando los instrumentos de medida se aplican a complejos sistemas sus datos son deextremada importancia para efectuar intervenciones en sistemas de control con el objeto deestablecer deseables parmetros de funcionamiento sin la intervencin humana. De ah que seannecesarios en todo proceso de alta productividad y alta calidad.

La funcin de un instrumento es recuperar informacin sobre el mundo fsico para ser presentada aun observador humano o ser procesada posteriormente.

Tenindose en cuenta el campo tan amplio de aplicacin es necesario organizar la informacin deun modo lgico y unificar los conceptos, funcin sta de la emergente ciencia de la

instrumentacin.

Esta ciencia actualmente en formacin, encuadra a los instrumentos como sistemas (mquinasde medida, computacin y control).

2.2 APARATOS DE MEDIDA


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Tomando lo referente a los aparatos de medida, se puede decir que son elementos que actanmanteniendo una relacin entre variables fsicas de entrada y variables fsicas de salida. Esteprincipio bsico de funcionamiento, constituye la esencia del aparato de medida y lo diferencia conotras mquinas como las de generacin o transmisin de potencia.

La funcin principal que cumple entonces un aparato de medida es la adquisicin de informacinpor medio del sensoriamiento, procesamiento, y presentacin final de la informacin medidaa un observador o a otras mquinas de procesamiento de informacin.

La medicin es una forma especial de representacin por smbolos en la cual las propiedades dealgunos objetos o eventos son representadas por nmeros reales, por intermedio de una regla decorrespondencia definida por la escala de medicin (ver adelante definicin de escala demedicin).

Los smbolos por intermedio de los cuales viene la informacin en los aparatos de medicin sonestados de una variable fsica o parmetros de sta variable que cambian o no con el tiempo.

Las medidas tienen por objeto reproducir, a partir de una familia de variable de entrada Xe, unafamilia de variable de salida correspondientes, Xa. Considerando un sistema real deben

tomarse en cuenta las perturbaciones representadas por la variable Ze. Ver figura 5.

Figura 5. Objeto de la medicin

Ze

Xe aparato de medida Xa

La medicin puede ser vista como una operacin matemtica OP y por lo tanto como unmapeamiento de las seales de entrada y las perturbaciones en el espacio de las seales desalida.

Una ecuacin matemtica que describe la anterior apreciacin, tiene la forma :

Xa =OP { Xe ; Ze}

Se define una mquina como un dispositivo que ejecuta la transformacin de una entrada fsica enuna salida fsica, con un propsito definido.

As los aparatos de medida pueden ser considerados como mquinas ya que su propsito esproducir una salida la lleva informacin al respecto de la entrada, siguiendo una relacin funcionaldefinida.

Los aparatos de medidas pueden ser considerados mquinas de informacin junto con losinstrumentos para computacin, comunicacin y control.

Considerando un sistema como un conglomerado de componentes simples que estn organizadospara cumplir una funcin que trabajan como un todo, se puede adoptar ste esquema para analizary sintetizar aparatos de medicin.


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2.2.1 Formas de aplicacin de un aparato de medicin

Por su relacin con otros sistemas un aparato de medida puede aplicarse de acuerdo a una ovarias de las posibilidades siguientes :

Monitorizacin de procesos y operaciones Control de procesos y operaciones

Ingeniera de anlisis experimental.

2.2.1.1 Monitorizacin de proceso y operaciones

Como aplicacin en funciones de monitorizacin, los aparatos de medida sirven para indicarcaractersticas dimensionales, condiciones ambientales, conteo de cantidades de consumo, etc. esel caso de la utilizacin de termmetros, barmetros, calibradores pie de rey, micrmetros,medidores de agua, gas, electricidad, etc. Tambien se consideran funciones de monitorizacin , lastcnicas de adquisicin de datos con el fin de analizarlos a travs de medios computacionales.

2.2.1.2 Control de procesos y operacionesEste es otro tipo de aplicacin de suma importancia en la que el aparato de medida forma parte deun sistema de control automtico.

Dichos sistemas se caracterizan en general por emplear el aparato de medida dentro de un circuitoo lazo que puede ser abierto o cerrado.

Sistema de control de lazo o bucle abierto. Este se puede definir como aquel que compara elvalor de la variable o condicin a controlar con un valor deseado y efecta una accin decorreccin de acuerdo con la desviacin existente sin que el ser humano intervenga en absoluto. (Ver Figura 6 ).

Figura 6. Aparato de medida en un lazo o bucle abierto de control

VALORControlador ProcesoAp. Medida Transmisor Indicador

DESEADO

Sistema de control de lazo o bucle cerrado. Como se puede observar en la Figura 7, el aparatode medida est conectado dentro de un sistema cuya caracterstica es el de tener un lazo cerrado.Sistemas como ste se denominan Sistemas de control de retroalimentacin o sistemasautomticos de control, cuya caracterstica es la de que para controlar cualquier variable esnecesario primero medirla.

Un ejemplo de lo anterior, es el sistema de calefaccin domstica que emplea un control del tipotermosttico. Un aparato para medir temperatura (por ejemplo un bimetlico), sirve de censor detemperatura, proporcionando as la informacin necesaria para el correcto funcionamiento delsistema .

Figura 7. Aparato de medida en un sistema de control retroalimentado


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VALOR SALIDAControlador Proceso

DESEADO

APARATO DE MEDIDA

2.2.1.3 Ingeniera del anlisis experimental

Es un campo donde los ensayos y los resultados de stos a travs de las mediciones, sirven parainvestigar los comportamientos de diversas variables que influyen en una caracterstica final de unfenmeno, que es la que se desea medir.

Un ejemplo de lo anterior lo puede constituir la determinacin del coeficiente de dilatacin lineal deuna sustancia o un ensayo de traccin sobre una probeta de acero con el fin de medir el lmite defluencia y la resistencia ltima a la traccin.

2.2.2 Elementos de un sistema de medicin

Un aparato de medida como sistema que es est conformado internamente por varios elementosinterconectados entre s y con una funcin especfica, que en general se puede representarmediante un diagrama como el mostrado en la Figura 8.

Figura 8. Elementos de un aparato de medida.

EL. MANIPULACION

A continuacin, se explicar ampliamente cada una de las partes mostradas en la Figura 8.

EL. DETRANSMISION

DE DATOS

EL.

PRESENT

DE

DATOS

MEDIO

OBSERVADOR

MEDIO

A MEDIR ELEMENTOSENSOR

EL.

CONVERSION


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2.2.2.1 Elemento sensor

Sensores. Son elementos de un instrumento de medicin o de una cadena de medicin que esafectado en forma directa por la magnitud a medir. La anterior definicin se ha tomado de la normatcnica colombiana ICONTEC 2194.

Segn el texto denominado Fundamentos de Metrologa I parte y publicado por Icontec se

define al sensor como elemento de un instrumento de medicin que sirve para tomar lainformacin relativa a la magnitud a medir.

Ejemplos : Termocupla de un termmetro termoelctrico, rgano motor de un medidor de caudal,tubo Bourdon de un manmetro, flotador de aparato medidor de nivel.

Otras definiciones no menos importantes establecen que el sensor es un dispositivo que suministraseal para la deteccin o medida de una propiedad fsica a la cual responde.

Muchas veces al sensor se le confunde con Detector. El DETECTOR es un dispositivo osustancia que indica la Presencia de un fenmeno, sin suministrar necesariamente un valor deuna magnitud asociada.

Ejemplos : El papel tornasol, El detector de metales, el detector de la presencia de fuego queacta sobre un sistema de extincin de incendios, etc.

Observacin : Unicamente cuando el valor de la cantidad alcanza un umbral conocido comoLmite de deteccin del detector, se puede producir una indicacin.

2.2.2.2 Tipos de sensores

La clasificacin presentada aqu no es en absoluto la ms completa pero pretende mostrar losdiferentes tipos de sensores segn su forma de aplicacin y de actuacin para orientar mejor allector en su comprensin.

Sensores pasivos. Son aquellos que requieren una fuente de energa que puede ser moduladapor el parmetro a ser medido dando una seal de salida adecuada. Ejemplo : El sensorcapacitivo para medir desplazamientos, es modulado por variacin de la distancia entre sus placas.

Sensores activos. Son aquellos que adquieren la energa del propio parmetro a ser medido.Ejemplo : el sensor del tipo piezoelctrico.

Sensores simples. Son los que tienen un slo nivel de transduccin, como los manmetros, porejemplo : (Ver transductores en el siguiente numeral).

Sensores compuestos. Tienen dos o ms niveles de transduccin, como por ejemplo unmanmetro de diafragma en el cual el diafragma se deforma y a su vez estas deformaciones soncaptadas por una galga extensiomtrica que conectada a un puente de WHEASTSTONE,suministra seales del tipo elctrico que pueden ser ledas por medio de un voltmetro.

Sensores analgicos o digitales. Son aquellos que suministran una seal de salida en formacontinua o analgica o en forma discreta o digital.

Sensores invasivos - No invasivos. Son aquellos que estn en contacto o tienen interaccin conel parmetro que est siendo medido.

Sensores Intrusivos - No Intrusivos. Son aquellos que se acomodan de acuerdo a poder o notener interaccin fsica con el parmetro a ser medido.


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Mediante la Figura 9 se pueden observar ste tipo de sensores.

El tipo de Seales de salida ofrecidas por los sensores pueden ser : ANALOGAS (Tensin,corriente, desplazamiento lineal, desplazamiento angular, presin, amplitud, modulacin, entreotras), de FRECUENCIA (Diversas formas de ondas, pulsos, modulacin en frecuencia, etc.), deCODIFICACION DIGITAL (codificadores pticos, elctricos o magnticos, que usan cdigosbinarios o de Gray), de MODULACION EN AMPLITUD, LARGURA DEL PULSO, POSICION DELPULSO, etc.

La utilizacin de sensores en aplicaciones especficas ha crecido bastante en los pasesindustrializados ltimamente, especialmente los sensores de las variables ms comunes enprocesos industriales, (presin, temperatura, flujo, etc.).

Las nuevas tecnologas, adems, han extendido el uso de sensores a nuevos espacios como es elcaso de las fibras pticas y los sensores de silicio.

Figura 9. Tipos de sensores

SENSORES INVASIVOS NO INVASIVOS

INTRUSIVOS

NO

INTRUSIVOSINVASIVOS NO INVASIVOS

2.2.2.3 TransductoresSegn la norma tcnica colombiana NTC 2194, el transductor se define como un dispositivo quesuministra una magnitud de salida que tiene una relacin determinada con la magnitud de entrada.

Ejemplos : Una Termocupla, un transformador de corriente, un extensmetro, un electrodo de PH.

Otra definicin muy popular es que el transductor consiste en un dispositivo que conviertevariaciones de una cantidad a variaciones de otra.


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Por ltimo una definicin muy completa es la que se encuentra en el texto Fundamentos deMetrologa I parte del ICONTEC en donde se define como un instrumento que sirve paratransformar, segn una ley determinada, la magnitud medida (o bien una magnitud yatransformada de la magnitud medida ) en otra magnitud o en otro valor de la misma magnitud, conprecisin especificada y que constituye un conjunto que puede usarse en forma separada.

Son transductores un rel, un transmisor, un convertidor PP/I (presin de proceso a intensidad).Un caso particular son los convertidores P/I o I/P (seal neumtica de entrada a electrnica desalida o viceversa).

Al transductor y en referencia a la Figura 8. tambin se le denomina elemento de conversin.

2.2.2.4 Elemento de manipulacin

Al ejecutar su propio trabajo, un aparato de medida puede requerir que una seal representada poralguna variable fsica se manipule de alguna manera. Por manipulacin se debe entender,especficamente, un cambio en valor numrico de acuerdo con alguna regla definida, peroconservando la naturaleza fsica de la variable.

Ejemplos : Amplificador electrnico donde se acepta una seal de pequeo voltaje como entrada yse produce una seal de salida que tambin es un voltaje un nmero constante de veces mayorque la entrada.

2.2.2.5 Elemento Transmisor de datosDebido a que los elementos constitutivos de un aparato de medida estn separados entre s, latransmisin de informacin entre unos y otros debe realizarse por algn medio y ste esprecisamente el elemento transmisor. Puede ser muy sencillo como un cojinete y un eje, o tancomplicado como un sistema de telemetra, para transmitir por radio seales de los proyectilesespaciales al equipo de tierra, o, transmisiones por va satlite entre dos ciudades en puntosdistintos de la tierra utilizando computadores que a su vez estn conectados a sistemas deproduccin.

Los transmisores pueden trabajar con varios tipos de seales neumticas, electrnicas,hidrulicas, o telemtricas para mencionar las ms empleadas en la industria.

2.2.2.6 Elemento de presentacin de datos

Para que la informacin referente a la cantidad de medida se pueda comunicar a los sereshumanos o a otros sistemas con el objeto de realizar monitorizacin, control o anlisis, debeponerse en alguna forma que pueda reconocer alguno de los rganos de los sentidos. Esteelemento tambin se conoce como Dispositivo Indicador que est definido segn la normaICONTEC NTC 2194, como parte de un instrumento de medicin que muestra una indicacin.Adems de la definicin anterior para el efecto de presentacin de datos tambin, los instrumentosde medicin pueden poseer un Dispositivo de Registro, que segn la norma NTC 2194 es laparte de un instrumento de medicin que suministra un registro o una indicacin.

Para la definicin de dispositivo indicador, adems la norma ICONTEC NTC 2194 aclara que stetrmino puede incluir el dispositivo mediante el cual se muestra el valor suministrado por unamedida materializada.

Con el objeto de profundizar en ste tpico de la forma como ls datos o la informacin puede serpresentada, a continuacin se relacionarn otras definiciones que estn contenidas en la NormaTcnica Colombiana ICONTEC 2194 y que son de suma importancia para el efecto.


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Indice. Parte fija mvil del dispositivo indicador cuya posicin con relacin a las marcas permitedeterminar los resultados de la medicin.

Como ndices, los aparatos de medida pueden emplear : Agujas, Manchas Luminosas, Lasuperficie de un lquido o una pluma registradora.

Marca de Escala. Trazo u otra seal en el dispositivo indicador, que corresponde a uno o variosvalores determinados de la magnitud medida.

En las escalas numricas y seminumricas, las cifras son tambin consideradas como marcas.

Escala. Conjunto ordenado de marcas en el dispositivo indicador del aparato de medida oinstrumento de medida.

Las marcas de escala pueden ser cifras u otros signos y la numeracin puede ser abstractacorresponder a las unidades de medida utilizadas. Ciertos instrumentos denominados de alcancemltiple, pueden tener varias escalas, o una sola escala con numeracin cambiante o unconmutador de multiplicacin. ( Ver Figura 10 ).

Figura 10. Escala graduada y numerada

10 20 30 40 50

Kg

Divisin de la Escala. Parte de una escala entre dos marcas sucesivas de la escala.

Zona de Escala. Conjunto de las divisiones comprendidas entre dos marcas determinadas de laescala.

Longitud de Escala. Para una escala dada, la longitud de la lnea suave comprendida entre laprimera y la ltima marcas de escala, y que a travs de los centros de todas las marcas de laescala ms cortas.

En otras palabras y como es evidente la longitud de una escala esta dada en unidadeslongitudinales y no en unidades de la magnitud a ser medida.La lnea puede ser real o imaginaria, curva o recta y su longitud se expresa en unidades delongitud, independientemente de las unidades de la magnitud por medir o de las unidadesmarcadas en la escala.

Espaciamiento de la Escala. Distancia entre dos marcas sucesivas de la escala medida a l largode la misma lnea de longitud de la escala.


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El espaciamiento de la escala se expresa en unidades de longitud, independientemente de lasunidades de la magnitud por medir o de las unidades marcadas en la escala.

Intervalo Lineal de la Escala. Diferencia entre los valores correspondientes a dos marcassucesivas de la escala. El intervalo lineal de la escala se expresa en las unidades marcadas en lamisma, independientemente de las unidades de la magnitud por medir.

Las escalas adems, presentan la siguiente tipologa segn su conformacin y constitucin :

Escala Lineal. Escala en la cual cada uno de sus espaciamientos est relacionado con elcorrespondiente intervalo lineal de escala, mediante un coeficiente de proporcionalidad que esconstante a lo largo de la escala. Es decir, la longitud de cada divisin es proporcional al valorde la misma.

Escala Regular. Escala cuyas divisiones tienen igual longitud y el mismo valor. Como se observa,la escala regular es un caso especial de la escala lineal. Existen dos clases de sta escala :Escala Regular en toda la extensin y escala regular en una extensin determinada. Ver Figura11.

Figura 11. Escala Regular

5 15 25 35 45 55 65 75 5 15 25 35 45 55 60

mol mol

Escala Regular en Toda la Extensin Escala Regular en la Extensin de 5 a 60 mol

Escala no Lineal. Escala en la cual cada uno de sus espaciamientos est relacionado con elcorrespondiente intervalo lineal de la escala, mediante un coeficiente de proporcionalidad que noes constante a lo largo de la escala. Es decir, las longitudes de las divisiones no sonproporcionales a sus valores.

Algunas escalas no lineales se designan mediante nombres especiales tales como : Escalalogartmica, escala cuadrtica, etc. ( Ver Figura 12 ) .

Figura 12. Escala no Lineal

2 3 4 5 6 7 8 9 10 mA

Y = AX2


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Escala Digital. Escala cuyas marcas se presentan en forma discontinua, Como un conjunto denmeros alineados que indican en forma directa el valor numrico de la magnitud medida. Laindicacin de una escala digital es discontinua o discreta. ( Ver Figura 13 ).

Figura 13. Escala Digital

3 5 6 0 . 9 1 4 kg

Escala Semidigital. Escala cuya primera cifra a la derecha, es decir, la pertenencia a la escalade menor divisin se desplaza en forma continua, permitiendo la lectura de una fraccin delintervalo entre dos nmeros consecutivos. ( Ver Figura 14) .

Figura 14. Escala Semidigital

564 7 2 0 3

Cuadrante. Parte fija o mvil de un dispositivo indicador en la cual se encuentra la escala o lasescalas. En algunos dispositivos indicadores el cuadrante adopta la forma de tambores o discosnumerados y se desplaza respecto de un ndice fijo o una ventana.

Numeracin de la Escala. Conjunto ordenado de nmeros asociados con las marcas de laescala.

Marcacin de un Aparato de Medida. Operacin de fijar las posiciones de las marcas de laescala en un aparato de medida (en algunos casos, nicamente de ciertas marcas principales), enrelacin con los valores correspondientes de las magnitudes por medir.

Soporte de Registro. Banda, disco y hoja (de papel, por lo comn aunque tambineventualmente se emplea vidrio ahumado como es el caso de algunos aparatos para medir


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estados superficiales) sobre la cual se registran en forma de diagrama, las indicaciones de uninstrumento de medicin.

En la Figura 15 se pueden observar distintas modalidades de soporte de registro tales como:banda , disco y hoja , que son muy utilizadas en la industria para efectos de control de variables deproduccin ( temperatura , humedad , presin , ...etc.,) y que son indispensables para el controlde procesos en la elaboracin de diferentes productos o en el suministro de variedad deservicios.

Figura 15. Soporte de Registro

BANDA DISCO

HOJA

2.2.2.7 Clasificacin Genrica de los aparatos de medida

Segn el Texto Fundamentos de Metrologa I Parte Publicado por ICONTEC, los aparatosde medicin, pueden ser : (En la Norma ICONTEC NTC 2194 se hace alusin a Instrumentos deMedicin).

Aparato Medidor Indicador. Aparato medidor que da, por simple indicacin (nica), el valor deuna magnitud medida (sin imprimir, ni registrar sta indicacin).Ejemplos : Micrmetro, manmetro, voltmetro.


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Contador. Aparato medidor integrador que indica progresivamente los valores de la magnitudmedida acumulados durante cierto tiempo.

Se debe aclarar que en el dispositivo indicador de un contador continuo, el primer elemento mvil(disco, tambor numerado, etc.) que tiene el ms pequeo valor de escala se mueve por lo generalde manera continua durante el curso de la medicin.

Ejemplo : Contador de Consumo de Agua, Contador de Energa Elctrica.

Aparato Medidor Dosificador. Aparato medidor continuo o discontino que suministra en formaautomtica y peridica cantidades predeterminadas de un producto.

Aparato Medidor Registrador. Aparato medidor que inscribe sobre un soporte de registro lasindicaciones o informaciones que suministra para las mediciones efectuadas de una o variasmagnitudes.

Ejemplo : Voltmetro Registrador, termgrafo, bargrafo, Rugosmetro.

Aparato Medidor con Indice Mvil. Aparato medidor en el cual las indicaciones estn dadas porla posicin de un ndice mvil ante una escala fija.

Aparato Medidor Analgico. Aparato medidor cuya indicacin es funcin continua de lasvariables del valor correspondiente de la magnitud que se mide.

Aparato Medidor Discontinuo. Aparato medidor cuya indicacin es funcin discontinua de lasvariaciones del valor correspondiente de la magnitud que se mide. Puede estar constituido por unaaguja que se mueve en forma discontinua (discreta) frente a una escala continua, o por unaescala numrica.

2.3 CUALIDADES DE UN INSTRUMENTO DE MEDIDA

Tambin denominadas CARACTERISTICAS DE UN INSTRUMENTO DE MEDICION segn la

norma NTC 2194, se refieren a todas aquellas que tienen que ver con su funcionamiento y quesirven eventualmente para su correcta seleccin en aras a obtener una aplicacin acorde con lasnecesidades de medida especficas.

Las caractersticas de un instrumento de medicin se puede dividir en dos grandes ramas :Caractersticas Estticas y Caractersticas Dinmicas que en conjunto representan lascualidades de un instrumento de medida y que se pueden relacionar segn la Tabla 2.

Es de aclarar que sta tabla tan slo constituye un modelo de organizacin y slo pretendevisualizar de una manera metdica los atributos de los instrumentos de medida sin querer indicarque all estn todos los posibles. Sin embargo, se contemplan los ms importantes quecorresponden a los criterios empleados tanto por Fabricantes de Aparatos de Medida como deInstituciones Internacionales especializadas en el ramo tal como Organizacin Internacional deMetrologa Legal O.I.M.L.


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Tabla 3. Cualidades de un Instrumento de Medida

ASPECTO DEDESEMPEO

ASPECTO DEOPERACION

ASPECTO FISICO ASPECTOECONOMICO

CaractersticasEstticas

ResolucinRango de la indicacinIntervalo de medicin

AlcanceExactitudPrecisin

RepetibilidadReproductibilidad

Zona muertaHistresis

SensibilidadConstancia

Umbral de discriminacinDeriva

Seguridad

Ergonoma

Portabilidad

Disponibilidad

Confiabilidad

Tamao

Peso

Potencia

Refrigeracin

Costo Final

Mantenimiento yRepuestos

Instalacin

CostosOperacionales

CaractersticasDinmicas

FUENTE : Norma Tcnica Colombiana NTC 2194Tcnicas Modernas de Medicin. Universidad de los Andes. 1984

2.3.1 Caractersticas Estticas de los instrumentos de Medida

A continuacin se explican las ms importantes consideradas dentro de las NormasInternacionales.

2.3.1.1. Resolucin. Referido al dispositivo indicador o de registro es la menor diferenciaentre ls indicaciones que se puede distinguir em forma significativa. Algunas veces sedenomina tambin aproximacin del aparato de medida referida al valor mnimo de ldivisin de la escala del mismo. De otra parte, la resolucin se asocia al cambio mspequeo que se detecta en un valor medido indicado por el sistema de medicin.

Un voltmetro cuyo valor de divisin es de 0.5 voltios tiene uma aproximacin de 0.5voltios.

2.3.1.2. Rango de la Indicacin. Conjunto de valores limitados por las indicaciones de losextremos. Esto es, el intervalo comprendido entre el valor de la lectura mnima quepuede suministrar el instrumento y el valor de la lectura mxima.

Para un Manmetro graduado desde 25 hasta 150 Pa. Su rango es de 25 150 Pa.


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2.3.1.3.Intervalo de Medicin. Mdulo de la diferencia entre los dos limites de un intervalonominal es decir entre su lmite inferiror y superior .

Para un intervalo nominal de 40 V a 120 V, el intervalo de medicin es de 80 V.

Para un intervalo nominal expresado como -30 C a 50C, el intervalo de medicin es de80C.

2.3.1.4. Alcance. Denominado a veces capacidad de un instrumento de medida, es la diferenciaentre los valores extremos del rango de indicacin del instrumento de medicin.

Para un Manmetro graduado desde 25 hasta 150 Pa. el alcance es de 125 Pa.

2.3.1.5 Exactitud. Es la aptitud de un instrumento de medicin para dar respuestas prximas aun valor verdadero. De acuerdo a lo anterior, la exactitud de un aparato indica lavariacin entre la medida leda y la medida real del objeto.

Otra forma de definir la exactitud es la Aptitud de um instrumento para dar respuestas cercanasa un valor verdadero.

Tambin se interpreta como la cercania con la cual un sistema de medicin indica el valor real.

La exactitud se relaciona con el error ( de indicacin ) de un instrumento de medicin quees la indicacin del instrumento de medicin menos el valor verdadero de la magnitud deentrada.

Como valor verdadero, se utiliza con frecuencia un Patrn de Referencia de la magnitud.

Tcnicamente existen varias formas de expresar la exactitud :

En tanto por ciento del alcance, que es una forma ms utilizada para expresarla. Por ejemplo para

una lectura de un termmetro de 150C y una exactitud de 0,5 % (teniendo en cuenta un alcancede 200C), el valor real de la temperatura estar comprendido entre 150 0,5 (200/100), o sea 1501, es decir, entre 149 y 151 C.

Directamente en unidades de la variable medida. Ejemplo : Exactitud de 2C.

En tanto por ciento de la lectura efectuada. Ejemplo : 2% de 150C, es decir 3C.

En tanto por ciento del valor mximo del campo de medida. Ejemplo : Exactitud de 0,5% de300C, es decir, 1,5C.

Nota : el campo de medida es el mismo rango de la indicacin.

2.3.1.6. Repetibilidad. Es la aptitud de un instrumento de medicin para dar indicaciones muycercanas, en aplicaciones repetidas de la misma magnitud por medir bajo las mismascondiciones de medicin.

Las Condiciones son:

El mismo observadorEl mismo procedimiento de medicinEl mismo equipo de medicin utilizado en las mismas condiciones.


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La misma UbicacinRepeticin dentro de un periodo de tiempo corto.

Se puede expresar por medio del valor de la dispersin de las mediciones calculando ladesviacin estndar de la mismas o por medio del rango de las lecturas realizadas.

Cuando se hace referencia a la cercana de los resultados de una serie de medicionessucesivas de la misma magnitud por medir y en las mismas condiciones de medicin sedenomina a sto repetibilidad de los resultados de las mediciones.

Para complementar las anteriores definiciones, la S.A.M.A. (Scientific Apparatus MakersAssociation), en su norma PMC 20-2-1970, define la repetibilidad como la capacidad dereproduccin de las posiciones de la pluma o del ndice del instrumento al medir repetidamentevalores idnticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacin, recorriendo todo el campo de medida. Por lo general, se expresa adems, en funcin delas caractersticas de dispersin de los resultados, como tanto por ciento del alcance

2.3.1.7.Reproductibilidad. Se refiere a los resultados de mediciones y se define como lacercana entre los resultados de las mediciones de la misma magnitud por medir,

efectuadas bajo condiciones de medicin diferentes.

Las condiciones que cambian pueden ser:

El principio de medicinEl mtodo de medicinEl observadorEl instrumento de medicinEl patrn de referenciaEl lugarLas condiciones de usoEl tiempo entre mediciones.

2.3.1.8. Zona Muerta. Mximo intervalo a travs del cual se puede cambiar una entrada enambas direcciones sin que reproduzca un cambio en la repuesta o salida de uninstrumento de medicin.En otras palabras, se refiere a un conjunto de valores de la magnitud que no produceindicacin o respuesta .

Se expresa como porcentaje del alcance del instrumento.

2.3.1.9. Histresis. Es la diferencia entre las lecturas en direccin ascendente y direccindescendente.

Para una seal de entrada particular , el error de histresis se determina a partir de ladiferencia de los valores de respuesta o salida a escala ascendente y escala descendentey se expresa en trminos de la mxima diferencia.

Segn la Norma PMC20-2-1970, de la S.A.M.A. , la histrisis es la diferencia mxima que seobserva en los valores indicados por el ndice la pluma del instrumento para un mismo valor


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cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos,ascendente y descendente. Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida. Ver figura16.

Figura 16. Histresis

C300

histresis

LECTURASentido

ascendente sentidodescendente

100

100 300 C

VARIABLE MEDIDA

A continuacin se mostrar en forma grfica el significado de Repetibilidad y Exactitud .Ver Figura 17.

Figura 17. Ilustracin sobre Repetibilidad y Exactitud


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ALTA EXACTITUD Y BUENA REPETIBILIDAD POBRE REPETIBILIDAD Y

MEDIANA EXACTITUD

BUENA REPETIBILIDAD Y BAJA POBRE REPETIBILIDAD Y BAJAEXACTITUD EXACTITUD

2.3.1.10. Sensibilidad . Es el cociente entre un cambio de la respuesta de un instrumento demedida y un cambio en la seal de entrada al mismo.

Tambin se define como la razn entre el incremento de la lectura en un instrumentode medida y el incremento en la variable de entrada que lo ocasiona, despus dealcanzar el estado de reposo. Se expresa como porcentaje del alcance.

De otra parte, la S.A.M.A. (Sicientific Apparatus Makers Association), en su norma PMC 20-2-1970, Process Measurement and Control Terminology define la sensibilidad como la raznentre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, despus dehaberse alcanzado el estado de reposo. Viene dada en tanto por ciento del alcance de la medida.

Nota:

Tambin se suele algunas veces definir la sensibilidad como la relacin existente entre unadivisin de la escala del aparato de medida y la medida que le corresponde.

Ejemplo : Si cada divisin de un reloj comparador mide 4 mm y el valor de esa divisin es de 0.1,la sensibilidad del aparato ser de 4/0.1 = 40 esto quiere decir que se amplifica la medida cuarentaveces.

La sensibilidad de un aparato se expresa por su amplificacin (100, 300, 10000, 500000, etc.).

2.3.1.11. Constancia. Denominada tambin estabilidad es la aptitud de un instrumento demedicin para mantener constantes sus carctersticas metrolgicas a lo largo deltiempo.


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2.3.1.12. U

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Expresiones metrologicas