Apartado I.1
I.1.1. Concepto de Metrología
La Metrología es el campo de los conocimientos relativos a las mediciones, e incluye los aspectos teóricos y prácticos, que se relacionan con ellas, cualquiera que sea su nivel de exactitud y en cualquier campo de la ciencia y la tecnología; su objetivo es procurar la uniformidad de las mediciones, tanto en lo concerniente a las transacciones comerciales y de servicios, en los procesos industriales, así como en los trabajos de investigación científica y desarrollo tecnológico
I.1.2. Clasificación de la metrología, obteniendo el concepto de cada de ellas.
Metrología científica
Es el conjunto de acciones que persiguen el desarrollo de patrones primarios de medición para las unidades de base y derivadas del Sistema Internacional de Unidades, SI.
Metrología industrial
La función de la metrología industrial reside en la calibración, control y mantenimiento adecuados de todos los equipos de medición empleados en producción, inspección y pruebas. Esto con la finalidad de que pueda garantizarse que los productos están de conformidad con normas. El equipo se controla con frecuencias establecidas y de forma que se conozca la incertidumbre de las mediciones. La calibración debe hacerse contra equipos certificados, con relación válida conocida a patrones, por ejemplo los patrones nacionales de referencia.
Metrología legal
Según la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML) es la totalidad de los procedimientos legislativos, administrativos y técnicos establecidos por, o por referencia a, autoridades públicas y puestas en vigor por su cuenta con la finalidad de especificar y asegurar, de forma regulatoria o contractual, la calidad y credibilidad apropiadas de las mediciones relacionadas con los controles oficiales, el comercio, la salud, la seguridad y el ambiente.
De la cuarta fuente, extraer de la pagina 6 (es un texto en pdf de 9 hojas) La clasificación de la metrología, de acuerdo a su área de aplicación.
DIVISON DE LA METROLOGIA
SEGÚN SU FUNCION:
a) Legal
b) Científica
c) Industrial
SEGÚN SU AREA DE APLICACIÓN:
a) Metrología dimensional.
b) Metrología de Masas.
c) Metrología de fuerza y presión.
d) Metrología de flujo y volumen.
e) Metrología electromagnética.
f) Metrología de tiempo y frecuencia.
g) Termometría.
h) Metrología física.
- Vibraciones.
- Acústica.
- Óptica
- Radiometría.
i) Metrología de Materiales.
I.1.3. Explicar en un mínimo de media cuartilla la importancia de la metrología, tanto en el ámbito cotidiano como en el tecnológico y científico.
La metrología es fundamental en el ámbito cotidiano porque lo usamos en todo, desde el momento en que vamos a la escuela hasta que terminamos una carrera profesional un ejemplo de esto es un albañil lo ocupa para la construcción de una barda, casa, etc.
Otra ocupación que tiene la metrología es en el ámbito tecnológico en diferentes materias como matemáticas y sus diferentes ramas, en química, todo lo que se relacione con ciencia de medición.
Otra importancia que tiene la metrología es en lo científico para tener mejor tecnología y sean exactas al momento de ponerlas a prueba, también es importante porque es la base de los inventos que ponen a la vanguardia a los países más desarrollados y claro se forman mas empleos y se da mejor vida a la humanidad lo cual también lleva a su destrucción del planeta si no se toman cuidado con lo que asemos.
La tercera fuente solo servirá para obtener otra explicación a cerca de la clasificación de la metrología.
A lo largo del tiempo, la evolución de la tecnología, no hubiera sido posible sin el progreso paralelo de las mediciones, que son una parte integrante de nuestra vida en nuestro quehacer diario. A través de los diversos equipos e instrumentos de medición, se confirma o da veracidad del cumplimiento de las normas en los diferentes servicios y bienes tangibles o no, que se ofrecen en el mundo entero. La metrología es de gran importancia para los gobiernos y para las empresas gubernamentales o no, y según sus funciones puede ser: Metrología Científica, Metrología Legal y Metrología Industrial.
La primera está encargada de la investigación que conduce a la elaboración de patrones sobre bases científicas y promueve su reconocimiento y la equivalencia de éstos a nivel internacional. Las otras dos están relacionadas con la diseminación a nivel nacional de los patrones en el comercio y en la industria. La que se relaciona con las transacciones comerciales se denomina Metrología Legal y busca garantizar, a todo nivel, que el cliente que compra algo reciba la cantidad efectivamente pactada. La otra rama se denomina Metrología Industrial y se relaciona con la industria manufacturera; persigue promover en la industria manufacturera y de servicios la competitividad a través de la permanente mejora de las mediciones que inciden en la calidad. Desde el punto de vista de la Población, la Metrología es fundamental para apoyar el control de los productos que se fabrican y su impacto sobre el bienestar de la población. La población permanentemente consume productos nacionales y extranjeros y es la Metrología la llamada a ayudar a determinar que esos productos de consumo respondan a normas o especificaciones sobre salud y seguridad. Su relación con la población tiene un doble efecto: no solamente ayuda a la creación de nuevos empleos a través de impulsar el desarrollo de las empresas, sino también ayuda a la protección de ésta al velar por el contenido, la calidad y la seguridad de los productos que se consumen y su impacto en el medio ambiente
La primera está encargada de la investigación que conduce a la elaboración de patrones sobre bases científicas y promueve su reconocimiento y la equivalencia de éstos a nivel internacional. Las otras dos están relacionadas con la diseminación a nivel nacional de los patrones en el comercio y en la industria. La que se relaciona con las transacciones comerciales se denomina Metrología Legal y busca garantizar, a todo nivel, que el cliente que compra algo reciba la cantidad efectivamente pactada. La otra rama se denomina Metrología Industrial y se relaciona con la industria manufacturera; persigue promover en la industria manufacturera y de servicios la competitividad a través de la permanente mejora de las mediciones que inciden en la calidad. Desde el punto de vista de la Población, la Metrología es fundamental para apoyar el control de los productos que se fabrican y su impacto sobre el bienestar de la población. La población permanentemente consume productos nacionales y extranjeros y es la Metrología la llamada a ayudar a determinar que esos productos de consumo respondan a normas o especificaciones sobre salud y seguridad. Su relación con la población tiene un doble efecto: no solamente ayuda a la creación de nuevos empleos a través de impulsar el desarrollo de las empresas, sino también ayuda a la protección de ésta al velar por el contenido, la calidad y la seguridad de los productos que se consumen y su impacto en el medio ambiente
Apartado I.2
I.2.1. Obtener definiciones de:
Términos fundamentales de metrología:
ESCALA (de un instrumento de medición)
Conjunto ordenado de marcas, con una numeración asociada, que forma parte de un dispositivo indicador de un instrumento de medición.
Nota: cada marca es llamada una marca de la escala
EXACTITUD DE MEDICIÓN
Proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del mensurando.
Notas: - El concepto de exactitud es cualitativo.
- El término precisión no debe ser utilizado por exactitud.
UNIDAD (de medida)
Magnitud particular, definida y adoptada por convención, con la cual se comparan las otras magnitudes de la misma naturaleza para expresar cuantitativamente su relación con esta magnitud.
Notas:
Las unidades de medida tienen asignadas en forma convencional nombres y símbolos.
Las unidades de magnitudes que tienen la misma dimensión pueden tener los mismos nombres y símbolos aun cuando las magnitudes no sean de la misma naturaleza.
Ejemplos:
Kg.m2.s-2 = (energía)
kg.m2.s-2 = (momento de una fuerza)
kg.m2.s-2 = (momento de una fuerza)
PATRÓN (de medición)
medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o más valores de una magnitud para utilizarse como referencia
Ejemplos:
Patrón de masa de 1 kg;
resistencia patrón de 100 ohmios;
amperímetro patrón;
patrón de frecuencia de cesio;
electrodo de referencia de hidrógeno;
solución de referencia de crisol en seres humanos de concentración certificada.
resistencia patrón de 100 ohmios;
amperímetro patrón;
patrón de frecuencia de cesio;
electrodo de referencia de hidrógeno;
solución de referencia de crisol en seres humanos de concentración certificada.
Notas:
Una serie de medidas similares o de instrumentos de medición que se utilizan conjuntamente constituyen un patrón llamado patrón colectivo.
Un conjunto de patrones de valores elegidos que individualmente o en combinación proporcionan una serie de valores de magnitudes de la misma naturaleza, es llamado serie de patrones.
Un conjunto de patrones de valores elegidos que individualmente o en combinación proporcionan una serie de valores de magnitudes de la misma naturaleza, es llamado serie de patrones.
PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN
Conjunto de operaciones, descrito específicamente, para realizar mediciones particulares de acuerdo a un método determinado
Nota: Un procedimiento de medición es usualmente descrito con ese nombre, con suficiente detalle que permite al operador efectuar una medición sin información adicional.
MAGNITUD (medible)
Atributo de un fenómeno, cuerpo o substancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.
* La longitud de onda de una luz monocromática es de 0,3 micrómetros, la de otra es de 0,2 micrómetros, la longitud de onda de la primera es más grande que la de la segunda, entonces la longitud de onda es una magnitud.
Ejemplos:
Magnitudes en un sentido general: longitud, tiempo, masa, temperatura, resistencia eléctrica, concentración de cantidad de substancia; magnitudes particulares: longitud de una varilla resistencia eléctrica de un espécimen determinado de alambre concentración de cantidad de substancia de etanol en una muestra de vino.
Notas:
El término magnitud puede referirse a una magnitud en un sentido general o a una magnitud particular. Las magnitudes que pueden ser clasificadas, las uñas con relación a las otras, en orden creciente (o decreciente), son llamadas magnitudes de la misma naturaleza. Las magnitudes de la misma naturaleza pueden ser agrupadas en su conjunto en categorías de magnitudes, por
Ejemplo:
Trabajo, calor, energía espesor, circunferencia, longitud de onda.
Los símbolos de las magnitudes se establecen en la norma ISO 31
MEDICIÓN
Conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de una magnitud.
Nota: Las operaciones pueden ser realizadas automáticamente
MÉTODO DE MEDICIÓN
Secuencia lógica de operaciones, descrita de manera genérica, utilizada en la ejecución de las mediciones.
NOTA: Los métodos de medición pueden ser calificados en varias formas tales como:
Método de substitución; método diferencial; método nulo o de cero.
REPETIBILIDAD (de un instrumento de medición)
Aptitud de un instrumento de medición para proporcionar indicaciones próximas entre sí por aplicaciones repetidas del mismo mensurando bajo las mismas condiciones de medición.
Notas:
Estas condiciones incluyen: reducción a un mínimo de las variaciones debidas al observador el mismo procedimiento de medición el mismo observador
el mismo equipo de medición, utilizado bajo las mismas condiciones el mismo lugar repetición en un periodo corto de tiempo La repetitividad puede expresarse cuantitativamente en términos de las características de dispersión de los resultados.
el mismo equipo de medición, utilizado bajo las mismas condiciones el mismo lugar repetición en un periodo corto de tiempo La repetitividad puede expresarse cuantitativamente en términos de las características de dispersión de los resultados.
REPETIBILIDAD (de resultados de mediciones)
Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mensurando realizadas bajo las misas condiciones de medición
REPRODUCIBILIDAD (de resultados de mediciones)
Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones del mismo mensurando realizadas bajo condiciones variables de medición.
Notas:
Una expresión válida de reproducibilidad requiere que se especifiquen las condiciones que variaron. Las condiciones que variaron pueden incluir:
principio de medición, método de medición, observador instrumento de medición, patrón de referencia, lugar condiciones de uso tiempo. La repetitividad puede ser expresada cuantitativamente en términos de las características de dispersión de los resultados. Los resultados aquí considerados son habitualmente los resultados corregidos.
principio de medición, método de medición, observador instrumento de medición, patrón de referencia, lugar condiciones de uso tiempo. La repetitividad puede ser expresada cuantitativamente en términos de las características de dispersión de los resultados. Los resultados aquí considerados son habitualmente los resultados corregidos.
Apartado I.3
I.3.1.
Leer la in formación que se presenta en el artículo de la primera fuente de consulta para este apartado y:
Es fundamental en la Física el efectuar la medición de sus magnitudes con la suficiente coherencia y precisión. De ello depende tanto la adecuación de los resultados matemáticos a la realidad física como la comprensión matemática de los hechos experimentales.
Siguiendo con el Sistema Internacional (SI), completamos con este segundo artículo, dedicado ahora a las Unidades Derivadas, la exposición de las unidades físicas de medición, comenzada en el artículo anterior con la exposición de las Unidades Básicas y Suplementarias, que figura en esta misma web en UNIDADES FISICAS DE MEDICION-I, explicitando entre los dos artículos el contenido del Real Decreto 1387/1989, de España, donde se establece normativamente el SI.
Siguiendo con el Sistema Internacional (SI), completamos con este segundo artículo, dedicado ahora a las Unidades Derivadas, la exposición de las unidades físicas de medición, comenzada en el artículo anterior con la exposición de las Unidades Básicas y Suplementarias, que figura en esta misma web en UNIDADES FISICAS DE MEDICION-I, explicitando entre los dos artículos el contenido del Real Decreto 1387/1989, de España, donde se establece normativamente el SI.
01. La definición de las unidades derivadas en el sistema SI:
Las unidades derivadas del SI se definen por expresiones algebraicas bajo la forma de productos de potencias de las unidades SI básicas o suplementarias, con coeficiente igual a la unidad.
Algunas se expresan de forma sencilla a partir de las unidades SI básicas y suplementarias, como son, por ejemplo, las que se detallan en el apartado 02 siguiente.
Las que se muestran en el apartado 03 son unidades SI que tienen un nombre y símbolo particular, y éstas, a su vez, pueden ser utilizadas para definir otras unidades derivadas de un modo más sencillo que a partir de las unidades básicas y suplementarias.
Hemos de tener en cuenta también que un mismo nombre de unidad SI puede corresponder a varias magnitudes diferentes y una misma unidad SI derivada puede expresarse de forma diferente utilizando nombres de unidades básicas y nombres de unidades derivadas. Conviene indicar que si una unidad derivada es expresable de formas diferentes, se admite el empleo preferencial de ciertos nombres especiales con objeto de facilitar la distinción entre magnitudes que tengan las mismas dimensiones.
02. Ejemplos de unidades derivadas del SI definidas a partir de las unidades básicas y suplementarias:
Podemos considerar las siguientes magnitudes: Algunas se expresan de forma sencilla a partir de las unidades SI básicas y suplementarias, como son, por ejemplo, las que se detallan en el apartado 02 siguiente.
Las que se muestran en el apartado 03 son unidades SI que tienen un nombre y símbolo particular, y éstas, a su vez, pueden ser utilizadas para definir otras unidades derivadas de un modo más sencillo que a partir de las unidades básicas y suplementarias.
Hemos de tener en cuenta también que un mismo nombre de unidad SI puede corresponder a varias magnitudes diferentes y una misma unidad SI derivada puede expresarse de forma diferente utilizando nombres de unidades básicas y nombres de unidades derivadas. Conviene indicar que si una unidad derivada es expresable de formas diferentes, se admite el empleo preferencial de ciertos nombres especiales con objeto de facilitar la distinción entre magnitudes que tengan las mismas dimensiones.
02. Ejemplos de unidades derivadas del SI definidas a partir de las unidades básicas y suplementarias:
Superficie: La unidad es el metro cuadrado, que corresponde a un cuadrado de un metro de lado.
Volumen: La unidad es el metro cúbico, que es el volumen de un cubo de un metro de arista.
Velocidad: Su unidad es el metro por segundo, que es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre un metro en un segundo.
Aceleración: Tiene por unidad el metro por segundo al cuadrado, que es la aceleración de un objeto en movimiento uniformemente variado, cuya velocidad varía, cada segundo, 1 m/s.
Nº de ondas: La unidad aquí es el metro a la potencia menos uno (m-1), y es el nº de ondas de una radiación monocromática cuya longitud de onda es igual a un metro.
Masa en volumen: Su unidad es el kilogramo por metro cúbico, que es la masa en volumen de un cuerpo homogéneo cuya masa es de 1 kilogramo y cuyo volumen es de 1 metro cubico.
Caudal en volumen: La unidad de medida es el metro cúbico por segundo, que es el caudal en volumen de una corriente uniforme tal que una sustancia de 1 metro cúbico de volumen atraviesa una sección determinada en 1 segundo.
Caudal másico: Unidad, el kilogramo `por segundo, que es el caudal másico de una corriente uniforme tal que una sustancia de 1 kilogramo de masa atraviesa una sección determinada en 1 segundo.
Velocidad angular: Aquí la unidad es el radián por segundo, que es la velocidad angular de un cuerpo que, en rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira 1 radián en 1 segundo.
Aceleración angular: Tiene por unidad el radián por segundo cuadrado, que es la aceleración angular de un cuerpo animado de rotación uniformemente.
Mostramos en la siguiente tabla estas definiciones:
MAGNITUD | UNIDAD | |
. | Nombre | Símbolo |
Superficie | metro cuadrado | m2 |
Volumen | metro cúbico | m3 |
Velocidad | metro por segundo | m/s |
Aceleración | metro por segundo cuadrado | m/s2 |
Número de ondas | metro a la potencia menos uno | m-1 |
Masa en volumen | kilogramo por metro cúbico | kg/m3 |
Caudal en volumen | metro cúbico por segundo | m3/s |
Caudal másico | kilogramo por segundo | kg/s |
Velocidad angular | radián por segundo | rad/s |
Aceleración angular | radián por segundo cuadrado | rad/s2 |
Veamos las magnitudes siguientes:
Frecuencia: Tiene por unidad el hertz, que es la frecuencia de un fenómeno periódico cuyo periodo es de 1 segundo.
Fuerza: La unidad de fuerza es el newton, que es la fuerza que, al ser aplicada a un cuerpo de masa 1 Kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo cuadrado.
Presión, Tensión: Unidad, el pascal, que es la presión uniforme que actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton.
Es también la tensión uniforme que actuando sobre una superficie de 1 metro cuadrado ejerce sobre esta superficie una fuerza total de 1 newton.
Energía, Trabajo, Cantidad de calor: El joule, que es su unidad, representa el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza.
Potencia, Flujo radiante: La unidad es el watt, que es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 joule por segundo.
Cantidad de electricidad, Carga eléctrica: El coulomb es la unidad de esta magnitud, y representa a la cantidad de electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de 1 ampere de intensidad.
Tensión eléctrica, Potencial eléctrico, Fuerza electromotriz: Su unidad, el volt, es la diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad 1 ampere cuando la potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 watt.
Resistencia eléctrica: El ohm, su unidad, es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de 1 ampere de intensidad, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.
Conductancia eléctrica: Su unidad es el siemens, que es la conductancia de un conductor que tiene una resistencia eléctrica de 1 ohm.
Capacidad eléctrica: La correspondiente unidad es el farad, que es la capacidad de un condensador eléctrico que entre sus armaduras origina una diferencia de potencial eléctrico de 1 volt, cuando está cargado con una cantidad de electricidad igual a 1 coulomb.
Flujo magnético, Flujo de inducción magnética: La unidad es el weber, que es el flujo magnético que, al atravesar un circuito de una sola espira, produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.
Inducción magnética. Densidad de flujo magnético: La unidad de esta magnitud se denomina tesla, y es la inducción magnética uniforme que repartida normalmente sobre una superficie de 1 metro cuadrado produce a través de esta superficie un flujo magnético total de 1 weber.
Inductancia: La unidad es el Henry, que representa la inductancia eléctrica de un circuito cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de 1 volt cuando la corriente eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a razón de 1 ampere por segundo.
Flujo luminoso: Su unidad de medición es el lumen, que representa el flujo luminoso emitido en un ángulo sólido de un estereoradián por una fuente puntual uniforme que, situada en el vértice del ángulo sólido, tiene una intensidad luminosa de 1 candela.
Iluminancia: La unidad para medir esta magnitud es el lux, que es la iluminancia de una superficie que recibe un flujo luminoso de 1 lumen, uniformemente repartido sobre 1 metro cuadrado de superficie.
Actividad (de un radionucleido): La unidad de medida es el becquerel, que es la actividad de una fuente radiactiva en la que se produce 1 transformación o 1 transición nuclear por segundo.
Dosis absorbida, Energía comunicada másica, Karma, Índice de dosis absorbida: La unidad en la medición de esta magnitud es el gray, que es la dosis absorbida en un elemento de materia de masa de 1 kilogramo al que las radiaciones ionizantes comunican de manera uniforme una energía de 1 joule.
Dosis equivalente, Índice de dosis equivalente: El sievert es la unidad de medida, que corresponde a 1 joule por kilogramo.
Estas unidades pueden ser tabuladas de la siguiente manera:
MAGNITUD | UNIDAD | |||
. | Nombre | Símbolo | Expresión en otras unidades SI | Expresión en unidades SI básicas |
Frecuencia | herz | Hz | - | s-1 |
Fuerza | newton | N | - | m.Kg.s-2 |
Presión, Tensión | pascal | Pa | N.m-2 | m-1.Kg.s-2 |
Energía, Trabajo, Cantidad de calor | joule | J | N.m | m2.Kg.s-2 |
Potencia(*), Flujo radiante | watt | W | J.s-1 | m2.Kg.s-3 |
Cantidad de electricidad, Carga eléctrica | coulomb | C | - | s.A |
Tensión eléctrica, Potencial eléctrico, Fuerza electromotriz | volt | V | W.A-1 | m2.Kg.s-3.A-1 |
Resistencia eléctrica | ohm | V.A-1 | m2.Kg.s-3.A-2 | |
Conductancia eléctrica | siemens | S | A.V-1 | m-2.Kg-1.s3.A2 |
Capacidad eléctrica | farad | F | C.V-1 | m-2.Kg-1.s4.A2 |
Flujo magnético, Flujo de inducción magnética | weber | Wb | V.s | m2.Kg.s-2.A-1 |
Inducción magnética, Densidad de flujo magnético | tesla | T | Wb.m-2 | Kg.s-2.A-1 |
Inductancia | henry | H | Wb.A-1 | m2.Kg.s-2.A-2 |
Flujo luminoso | lumen | lm | - | cd.sr |
Iluminancia | lux | lx | lm.m-2 | m-2.cd.sr |
Actividad (de un radionucleido) | becquerel | Bq | - | s-1 |
Dosis absorbida, Energía comunicada másica, Kerma, Índice de dosis absorbida | gray | Gy | J.Kg-1 | m2.s-2 |
Dosis equivalente, Índice de dosis equivalente | sievert | Sv | J.Kg-1 | m2.s-2 |
Veamos las siguientes:
Viscosidad dinámica: Tiene como unidad de medición el pascal segundo, y es la viscosidad dinámica de un fluido homogéneo en el cual el movimiento rectilíneo y uniforme de una superficie plana de 1 metro cuadrado da lugar a una fuerza retardatriz de 1 newton, cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre dos planos paralelos separados por 1 metro de distancia.
Entropía: La unidad que mide el aumento de entropía es el joule por kelvin, que representa el aumento de entropía de un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 joule a la temperatura termodinámica constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna transformación irreversible.
Capacidad térmica másica, o Entropía másica: La unidad aqui es el joule por kilogramo kelvin, y es la capacidad térmica másica de un cuerpo homogéneo de una masa de 1 kilogramo, en el que el aporte de una cantidad de calor de 1 joule produce una elevación de temperatura termodinámica de 1 kelvin.
Conductividad térmica: Su unidad de medición es el watt por metro kelvin, que es la conductividad de un cuerpo homogéneo isótropo, en el que una diferencia de temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de 1 metro cuadrado de área y a la distancia de 1 metro, produce entre estos dos planos un flujo térmico de 1 watt.
Intensidad de campo eléctrico: Tiene por unidad de medición el volt por metro, que expresa la intensidad de un campo eléctrico que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una cantidad de electricidad de 1 coulomb.
Intensidad radiante: La unidad es el watt por estereoradián, que es la intensidad radiante de una fuente puntual que envía uniformemente un flujo energético de 1 watt en un ángulo sólido de 1 estereoradián.
Estas unidades pueden ser tabuladas de la siguiente manera:
MAGNITUD | UNIDAD | ||
. | Nombre | Símbolo | Expresión en unidades SI básicas |
Viscosidad dinámica | pascal segundo | Pa.s | m-1.Kg.s-1 |
Entropía, Capacidad térmica | joule por kelvin | J/K | m-2.Kg.s-2.K-1 |
Capacidad térmica másica, entropía | joule por kilogramo kelvin | J/(Kg.K) | m-2.s-2.K-1 |
Conductividad térmica | watt por metro kelvin | W/(m.K) | m.Kg.s-3.K-1 |
Intensidad de campo eléctrico | volt por metro | V/m | m.Kg.s-3.A-1 |
Intensidad radiante | watt por estereoradian | W/sr | - |
UNIDADES FÍSICAS DE MEDICIÓN-I.
LAS UNIDADES BÁSICAS Y SUPLEMENTARIAS.
LAS UNIDADES BÁSICAS Y SUPLEMENTARIAS.
Es fundamental en la Física el efectuar la medición de sus magnitudes con la suficiente coherencia y precisión. De ello depende tanto la adecuación de los resultados matemáticos a la realidad física como la comprensión matemática de los hechos experimentales.
Los gobiernos de todos los países procuran sistematizar de forma adecuada el uso de las unidades de medición. El sistema actualmente en vigor en la Comunidad Europea es el Sistema Internacional de Unidades (SI), adoptado por la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas, y que determina como unidades legales de medida las llamadas Unidades Básicas, Suplementarias y Derivadas del SI. En el presente artículo hacemos referencia solamente a las Unidades Básicas y Suplementarias, dejando para una próxima segunda parte la exposición de las Unidades Derivadas.
01. Denominación de las unidades básicas y suplementarias:
Los gobiernos de todos los países procuran sistematizar de forma adecuada el uso de las unidades de medición. El sistema actualmente en vigor en la Comunidad Europea es el Sistema Internacional de Unidades (SI), adoptado por la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas, y que determina como unidades legales de medida las llamadas Unidades Básicas, Suplementarias y Derivadas del SI. En el presente artículo hacemos referencia solamente a las Unidades Básicas y Suplementarias, dejando para una próxima segunda parte la exposición de las Unidades Derivadas.
01. Denominación de las unidades básicas y suplementarias:
El SI es obligatorio en España por el Real Decreto 1317/1989 de 27 de octubre por el que se establecen las Unidades Legales de Medida, desarrollándose desde el sistema métrico decimal de las siete unidades básicas siguientes:
MAGNITUD | UNIDAD | |
. | Nombre | Símbolo |
Longitud | metro | m |
Masa | kilogramo | Kg |
Tiempo | segundo | s |
Intensidad de Corriente Eléctrica | ampere | A |
Temperatura Termodinámica | kelvin | K |
Cantidad de Sustancia | mol | mol |
Intensidad Lumínica | candela | Cd |
Con dos unidades suplementarias:
MAGNITUD | UNIDAD | |
. | Nombre | Símbolo |
Ángulo plano | radián | rad |
Ángulo sólido | estereoradián | sr |
La unidad de medida de longitud fue establecida en 1983, en la 17ª Conferencia General de Pesas y Medidas, de la manera siguiente:
El metro es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
03. La Masa:
La unidad de masa está caracterizada desde el año 1901, en la 3ª Conferencia General de Pesas y Medidas, en el punto 70 del acta, mediante la siguiente afirmación: El kilogramo es la masa del prototipo internacional del kilogramo.
04. El Tiempo: En la 13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, en 1967, se establece la unidad de tiempo a partir del periodo del cesio 133:
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 cesio 133.
05. La Intensidad de Corriente Eléctrica: Se establece en 1946, en la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas, resolución segunda, y aprobada luego en 1948 por la 9ª Conferencia General de Pesas y Medidas:
El ampere es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de 1 metro uno de otro, en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2x10-7 Newton por metro de longitud.
06. La Temperatura Termodinámica: También en 1967 quedó fijada la unidad básica, el kelvin, en la 13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, en su cuarta resolución:
El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura del punto triple del agua.
En la misma conferencia, en su resolución tercera, se decidió también que la unidad kelvin y su símbolo K se utilizarán para expresar un intervalo o diferencia de temperatura.
Utilizamos corrientemente la temperatura Celsius (t) definida desde la temperatura termodinámica (T) por la relación:
t = T - To
(siendo To = 273,15 K)
(siendo To = 273,15 K)
Como unidad de medida de la temperatura Celsius se utiliza el grado Celsius que es igual al kelvin. Un intervalo o una diferencia de temperatura Celsius pueden ser expresados tanto en kelvin como en grados Celsius.
07. La Cantidad de Sustancia: En la 14ª Conferencia General de Pesas y Medidas, de 1971, se establece la unidad correspondiente:
El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12, no ligados, en reposo y en su estado fundamental.
Cuando empleamos el mol hemos de especificar las entidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, u otras partículas o grupos especificados de tales partículas.
08. La Intensidad Lumínica: En 1979, en la 16ª Conferencia General de Pesas y Medidas, se estableció la unidad de Intensidad Lumínica:
La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x1012 hertz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 watt por estereoradián.
09. Las Unidades Suplementarias: En la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1960, se definen, en su resolución 12, las dos unidades suplementarias:
El radián, para la medición de la magnitud de ángulo plano, que es el ángulo comprendido entre dos radios de un círculo que, sobre la circunferencia de dicho círculo, interceptan un arco de longitud igual al radio.
El estereoradián, para la medición de la magnitud de ángulo sólido, que es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, intercepta sobre la superficie de dicha esfera un área igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la esfera.
Es fundamental en la Física el efectuar la medición de sus magnitudes con la suficiente coherencia y precisión. De ello depende tanto la adecuación de los resultados matemáticos a la realidad física como la comprensión matemática de los hechos experimentales.
Siguiendo con el Sistema Internacional (SI), completamos con este segundo artículo, dedicado ahora a las Unidades Derivadas, la exposición de las unidades físicas de medición, comenzada en el artículo anterior con la exposición de las Unidades Básicas y Suplementarias, que figura en esta misma web en UNIDADES FISICAS DE MEDICION-I, explicitando entre los dos artículos el contenido del Real Decreto 1387/1989, de España, donde se establece normativamente el SI.
Siguiendo con el Sistema Internacional (SI), completamos con este segundo artículo, dedicado ahora a las Unidades Derivadas, la exposición de las unidades físicas de medición, comenzada en el artículo anterior con la exposición de las Unidades Básicas y Suplementarias, que figura en esta misma web en UNIDADES FISICAS DE MEDICION-I, explicitando entre los dos artículos el contenido del Real Decreto 1387/1989, de España, donde se establece normativamente el SI.
01. La definición de las unidades derivadas en el sistema SI:
Las unidades derivadas del SI se definen por expresiones algebraicas bajo la forma de productos de potencias de las unidades SI básicas o suplementarias, con coeficiente igual a la unidad.
Algunas se expresan de forma sencilla a partir de las unidades SI básicas y suplementarias, como son, por ejemplo, las que se detallan en el apartado 02 siguiente.
Las que se muestran en el apartado 03 son unidades SI que tienen un nombre y símbolo particular, y éstas, a su vez, pueden ser utilizadas para definir otras unidades derivadas de un modo más sencillo que a partir de las unidades básicas y suplementarias.
Hemos de tener en cuenta también que un mismo nombre de unidad SI puede corresponder a varias magnitudes diferentes y una misma unidad SI derivada puede expresarse de forma diferente utilizando nombres de unidades básicas y nombres de unidades derivadas. Conviene indicar que si una unidad derivada es expresable de formas diferentes, se admite el empleo preferencial de ciertos nombres especiales con objeto de facilitar la distinción entre magnitudes que tengan las mismas dimensiones.
Así, para la frecuencia se prefiere el hertz antes que s-1, o para el trabajo de una fuerza se prefiere el newton metro al joule, o para las radiaciones ionizantes se prefiere el becquerel a s-1, etc.
02. Ejemplos de unidades derivadas del SI definidas a partir de las unidades básicas y suplementarias: Algunas se expresan de forma sencilla a partir de las unidades SI básicas y suplementarias, como son, por ejemplo, las que se detallan en el apartado 02 siguiente.
Las que se muestran en el apartado 03 son unidades SI que tienen un nombre y símbolo particular, y éstas, a su vez, pueden ser utilizadas para definir otras unidades derivadas de un modo más sencillo que a partir de las unidades básicas y suplementarias.
Hemos de tener en cuenta también que un mismo nombre de unidad SI puede corresponder a varias magnitudes diferentes y una misma unidad SI derivada puede expresarse de forma diferente utilizando nombres de unidades básicas y nombres de unidades derivadas. Conviene indicar que si una unidad derivada es expresable de formas diferentes, se admite el empleo preferencial de ciertos nombres especiales con objeto de facilitar la distinción entre magnitudes que tengan las mismas dimensiones.
Así, para la frecuencia se prefiere el hertz antes que s-1, o para el trabajo de una fuerza se prefiere el newton metro al joule, o para las radiaciones ionizantes se prefiere el becquerel a s-1, etc.
Podemos considerar las siguientes magnitudes:
Superficie: La unidad es el metro cuadrado, que corresponde a un cuadrado de un metro de lado.
Volumen: La unidad es el metro cúbico, que es el volumen de un cubo de un metro de arista.
Velocidad: Su unidad es el metro por segundo, que es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre un metro en un segundo.
Aceleración: Tiene por unidad el metro por segundo al cuadrado, que es la aceleración de un objeto en movimiento uniformemente variado, cuya velocidad varía, cada segundo, 1 m/s.
Nº de ondas: La unidad aquí es el metro a la potencia menos uno (m-1), y es el nº de ondas de una radiación monocromática cuya longitud de onda es igual a un metro.
Masa en volumen: Su unidad es el kilogramo por metro cúbico, que es la masa en volumen de un cuerpo homogéneo cuya masa es de 1 kilogramo y cuyo volumen es de 1 metro cubico.
Caudal en volumen: La unidad de medida es el metro cúbico por segundo, que es el caudal en volumen de una corriente uniforme tal que una sustancia de 1 metro cúbico de volumen atraviesa una sección determinada en 1 segundo.
Caudal másico: Unidad, el kilogramo ‘por segundo, que es el caudal másico de una corriente uniforme tal que una sustancia de 1 kilogramo de masa atraviesa una sección determinada en 1 segundo.
Velocidad angular: Aquí la unidad es el radián por segundo, que es la velocidad angular de un cuerpo que, en rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira 1 radián en 1 segundo.
Aceleración angular: Tiene por unidad el radián por segundo cuadrado, que es la aceleración angular de un cuerpo animado de rotación uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular varia cada segundo 1 radián por segundo.
Mostramos en la siguiente tabla estas definiciones:
MAGNITUD | UNIDAD | |
. | Nombre | Símbolo |
Superficie | metro cuadrado | m2 |
Volumen | metro cúbico | m3 |
Velocidad | metro por segundo | m/s |
Aceleración | metro por segundo cuadrado | m/s2 |
Número de ondas | metro a la potencia menos uno | m-1 |
Masa en volumen | kilogramo por metro cúbico | kg/m3 |
Caudal en volumen | metro cúbico por segundo | m3/s |
Caudal másico | kilogramo por segundo | kg/s |
Velocidad angular | radián por segundo | rad/s |
Aceleración angular | radián por segundo cuadrado | rad/s2 |
Veamos las magnitudes siguientes:
Frecuencia: Tiene por unidad el hertz, que es la frecuencia de un fenómeno periódico cuyo periodo es de 1 segundo.
Fuerza: La unidad de fuerza es el newton, que es la fuerza que, al ser aplicada a un cuerpo de masa 1 Kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo cuadrado.
Presión, Tensión: Unidad, el pascal, que es la presión uniforme que actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton.
Es también la tensión uniforme que actuando sobre una superficie de 1 metro cuadrado ejerce sobre esta superficie una fuerza total de 1 newton.
Energía, Trabajo, Cantidad de calor: El joule, que es su unidad, representa el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza.
Potencia, Flujo radiante: La unidad es el watt, que es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 joule por segundo.
Cantidad de electricidad, Carga eléctrica: El coulomb es la unidad de esta magnitud, y representa a la cantidad de electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de 1 ampere de intensidad.
Tensión eléctrica, Potencial eléctrico, Fuerza electromotriz: Su unidad, el volt, es la diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad 1 ampere cuando la potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 watt.
Resistencia eléctrica: El ohm, su unidad, es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de 1 ampere de intensidad, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.
Conductancia eléctrica: Su unidad es el siemens, que es la conductancia de un conductor que tiene una resistencia eléctrica de 1 ohm.
Capacidad eléctrica: La correspondiente unidad es el farad, que es la capacidad de un condensador eléctrico que entre sus armaduras origina una diferencia de potencial eléctrico de 1 volt, cuando está cargado con una cantidad de electricidad igual a 1 coulomb.
Flujo magnético, Flujo de inducción magnética: La unidad es el weber, que es el flujo magnético que, al atravesar un circuito de una sola espira, produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.
Inducción magnética. Densidad de flujo magnético: La unidad de esta magnitud se denomina tesla, y es la inducción magnética uniforme que repartida normalmente sobre una superficie de 1 metro cuadrado produce a través de esta superficie un flujo magnético total de 1 weber.
Inductancia: La unidad es el Henry, que representa la inductancia eléctrica de un circuito cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de 1 volt cuando la corriente eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a razón de 1 ampere por segundo.
Flujo luminoso: Su unidad de medición es el lumen, que representa el flujo luminoso emitido en un ángulo sólido de un estereoradián por una fuente puntual uniforme que, situada en el vértice del ángulo sólido, tiene una intensidad luminosa de 1 candela.
Iluminancia: La unidad para medir esta magnitud es el lux, que es la iluminancia de una superficie que recibe un flujo luminoso de 1 lumen, uniformemente repartido sobre 1 metro cuadrado de superficie.
Actividad (de un radionucleido): La unidad de medida es el becquerel, que es la actividad de una fuente radiactiva en la que se produce 1 transformación o 1 transición nuclear por segundo.
Dosis absorbida, Energía comunicada másica, Karma, Índice de dosis absorbida: La unidad en la medición de esta magnitud es el gray, que es la dosis absorbida en un elemento de materia de masa de 1 kilogramo al que las radiaciones ionizantes comunican de manera uniforme una energía de 1 joule.
Dosis equivalente, Índice de dosis equivalente: El sievert es la unidad de medida, que corresponde a 1 joule por kilogramo.
Estas unidades pueden ser tabuladas de la siguiente manera:
MAGNITUD | UNIDAD | |||
. | Nombre | Símbolo | Expresión en otras unidades SI | Expresión en unidades SI básicas |
Frecuencia | herz | Hz | - | s-1 |
Fuerza | newton | N | - | m.Kg.s-2 |
Presión, Tensión | pascal | Pa | N.m-2 | m-1.Kg.s-2 |
Energía, Trabajo, Cantidad de calor | joule | J | N.m | m2.Kg.s-2 |
Potencia(*), Flujo radiante | watt | W | J.s-1 | m2.Kg.s-3 |
Cantidad de electricidad, Carga eléctrica | coulomb | C | - | s.A |
Tensión eléctrica, Potencial eléctrico, Fuerza electromotriz | volt | V | W.A-1 | m2.Kg.s-3.A-1 |
Resistencia eléctrica | ohm | V.A-1 | m2.Kg.s-3.A-2 | |
Conductancia eléctrica | siemens | S | A.V-1 | m-2.Kg-1.s3.A2 |
Capacidad eléctrica | farad | F | C.V-1 | m-2.Kg-1.s4.A2 |
Flujo magnético, Flujo de inducción magnética | weber | Wb | V.s | m2.Kg.s-2.A-1 |
Inducción magnética, Densidad de flujo magnético | tesla | T | Wb.m-2 | Kg.s-2.A-1 |
Inductancia | henry | H | Wb.A-1 | m2.Kg.s-2.A-2 |
Flujo luminoso | lumen | lm | - | cd.sr |
Iluminancia | lux | lx | lm.m-2 | m-2.cd.sr |
Actividad (de un radionucleido) | becquerel | Bq | - | s-1 |
Dosis absorbida, Energía comunicada másica, Kerma, Índice de dosis absorbida | gray | Gy | J.Kg-1 | m2.s-2 |
Dosis equivalente, Índice de dosis equivalente | sievert | Sv | J.Kg-1 | m2.s-2 |
Veamos las siguientes:
Viscosidad dinámica: Tiene como unidad de medición el pascal segundo, y es la viscosidad dinámica de un fluido homogéneo en el cual el movimiento rectilíneo y uniforme de una superficie plana de 1 metro cuadrado da lugar a una fuerza retardatriz de 1 newton, cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre dos planos paralelos separados por 1 metro de distancia.
Entropía: La unidad que mide el aumento de entropía es el joule por kelvin, que representa el aumento de entropía de un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 joule a la temperatura termodinámica constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna transformación irreversible.
Capacidad térmica másica, o Entropía másica: La unidad aquí es el joule por kilogramo kelvin, y es la capacidad térmica másica de un cuerpo homogéneo de una masa de 1 kilogramo, en el que el aporte de una cantidad de calor de 1 joule produce una elevación de temperatura termodinámica de 1 kelvin.
Conductividad térmica: Su unidad de medición es el watt por metro kelvin, que es la conductividad de un cuerpo homogéneo isótropo, en el que una diferencia de temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de 1 metro cuadrado de área y a la distancia de 1 metro, produce entre estos dos planos un flujo térmico de 1 watt.
Intensidad de campo eléctrico: Tiene por unidad de medición el volt por metro, que expresa la intensidad de un campo eléctrico que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una cantidad de electricidad de 1 coulomb.
Intensidad radiante: La unidad es el watt por estereoradián, que es la intensidad radiante de una fuente puntual que envía uniformemente un flujo energético de 1 watt en un ángulo sólido de 1 estereoradián.
Estas unidades pueden ser tabuladas de la siguiente manera:
MAGNITUD | UNIDAD | ||
. | Nombre | Símbolo | Expresión en unidades SI básicas |
Viscosidad dinámica | pascal segundo | Pa.s | m-1.Kg.s-1 |
Entropía, Capacidad térmica | joule por kelvin | J/K | m-2.Kg.s-2.K-1 |
Capacidad térmica másica, entropía | joule por kilogramo kelvin | J/(Kg.K) | m-2.s-2.K-1 |
Conductividad térmica | watt por metro kelvin | W/(m.K) | m.Kg.s-3.K-1 |
Intensidad de campo eléctrico | volt por metro | V/m | m.Kg.s-3.A-1 |
Intensidad radiante | watt por estereoradian | W/sr | - |
I.3.2.
- Redactar una breve nota respecto a la importancia de que exista un Sistema Internacional de Unidades.
I.3.3.
- Redactar un breve resumen respecto a cómo surgió y como fue modificándose el sistema internacional de unidades hasta la actualidad.
I.3.4
Después de leer y analizar la información mostrada en la segunda y tercera fuente proporcionadas para este apartado, realizar un mapa conceptual de la clasificación de las unidades de medida e incluir una tabla de cada uno de los tipos de unidades de medida existentes la tabla debe incluir tres columnas: Magnitud, símbolo y unidad de medida
Apartado I.4
Tipos De Errores En Mediciones
Errores en la medición.
Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetibilidad). Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones ambientales y de otras causas.
Medida del error: En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos.
Incertidumbre = valor máximo - valor mínimo
El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero correspondiente.
Error absoluto = valor leído - valor convencionalmente verdadero
El error absoluto tiene las mismas unidades de la lectura.
El error relativo es el error absoluto entre el valor convencionalmente verdadero.
Error relativo = error absoluto valor convencionalmente verdadero Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero, entonces:
Error relativo = valor leído -valor convencionalmente verdadero valor convencionalmente verdadero
Con frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaje multiplicándolo por cien.
Clasificación de errores en cuanto a su origen.
Errores por el instrumento o equipo de medición: Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricación (dado que es imposible construir aparatos perfectos). Estos pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, etcétera.
El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas o información técnica de fabricantes de instrumentos, y puede determinarse mediante calibración.
Errores del operador o por el modo de medición: Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores es necesario adiestrar al operador:
Error por el uso de instrumentos no calibrados: instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración está vencida, así como instrumentos sospechosos de presentar alguna anormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para realizar mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso.
Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones: La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos.
Error por instrumento inadecuado: Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de medición más adecuado para la aplicación de que se trate.
Además de la fuerza de medición, deben tenerse presente otros factores tales como:
- Cantidad de piezas por medir
- Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.)
- Tamaño de la pieza y exactitud deseada.
Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o valor de mínima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. Si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.
Errores por puntos de apoyo: Especialmente en los instrumentos de gran longitud la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura. En estos casos deben utilizarse puntos de apoyo especiales, como los puntos Aire o los puntos Bessel (véase la figura 3.1.7).
Errores por método de sujeción del instrumento: El método de sujeción del instrumento puede causar errores un indicador de carátula está sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición, la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo.
La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte.
Error por distorsión: Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumentó puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe: la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento.
Error de paralaje: Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente El error de paralaje es más común de lo que se cree. Este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de lectura.
Error de posición: Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras de medición de los instrumentos, con respecto de las piezas por medir.
Error por desgaste: Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso.
Error por condiciones ambientales: Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas.
1. Humedad
2. Polvo
3. Temperatura
Todos los materiales que componen tanto las piezas por medir como los instrumentos de medición, están sujetos a variaciones longitudinales debido a cambios de temperatura. Para minimizar estos errores se estableció internacionalmente, desde 1932, como norma una temperatura de 20″C para efectuar las mediciones. En general, al aumentar la temperatura crecen las dimensiones de las piezas y cuando disminuye la temperatura las dimensiones de las piezas se reducen.
I.4.1. De la primera fuente de consulta para este apartado, expresar el concepto del término error y comentar de forma generalizada ¿a qué se debe la presencia de errores en las mediciones?
I.4.2 Identificar en la segunda fuente de información para este apartado, la clasificación general de los errores de medición.
Incluir a la información localizada, que los errores sistemáticos son de signo conocido (ya que se tiene conciencia de que se está cometiendo y además se puede corregir) y los errores aleatorios con de signo desconocido (no se tiene conciencia de la presencia del error).
Errores en la medida
La Física y la Química son ciencias Experimentales y como tales se basan en las medidas de los experimentos realizados. Por supuesto que en estas medidas se cometen errores. Vamos a ver ahora qué tipos de errores hay desde todos los puntos de vista. Los errores cometidos pueden clasificarse según se produzcan por la forma en la que se realiza la medida en:
•Error accidental: Aquellos que se producen debido a un error por causas cualesquiera y que no tienen por qué repetirse. Ejemplo: Leemos en el cronómetro 35 s y escribimos en el cuaderno 36 s.
•Error sistemático: Se debe a una mala realización de las medidas que se repite siempre. Ejemplos: Se hacen medidas con un aparato que tenga un defecto de fabricación, miramos siempre la probeta desde un ángulo equivocado (error de paralaje)
Por otra parte cuando realizamos una medida nos alejamos siempre algo del valor real de la magnitud. Para determinar la precisión de una medida usamos dos tipos de errores:
•Error absoluto: Desviación entre el valor medido y el valor real. Tiene las mismas unidades que la magnitud medida.
•Error relativo: Cociente entre el error absoluto y el valor real. Es a dimensional. Nos da una idea más exacta de la precisión a la hora de comparar dos o más medidas.
◦Ejemplo:
■Al medir la longitud de una mesa de 120 cm hemos dado como resultado 118 cm. Calcula el error absoluto y relativo.
■Haz los mismos cálculos si al medir la distancia entre Mieres y Oviedo 20 Km obtenemos un resultado de 20,5 km.
■Cuál de las dos medidas será más precisa.
I.4.3 Enlistar la clasificación de los errores de acuerdo a su causa de origen con una breve explicación. (Primera fuente considerada para este apartado).
Es importante en este apartado enfatizar los errores debido a condiciones ambientales.
Apartado I.5
I.5.1.
- Definir el término patrón de medición.
Patrones de medición
Un patrón de medición es una representación física de una unidad de medición. Una unidad se realiza con referencia a un patrón físico arbitrario o a un fenómeno natural que incluye constantes físicas y atómicas. Por ejemplo, la unidad fundamental de masa en el Sistema Internacional (SI) es el kilogramo.
Patrones de medición y definir c/u.
a) patrones internacionales
b) patrones primarios
c) patrones secundarios
d) patrones de trabajo
Los patrones internacionales se definen por acuerdos internacionales. Representan ciertas unidades de medida con la mayor exactitud que permite la tecnología de producción y medición. Los patrones internacionales se evalúan y verifican periódicamente con mediciones absolutas en términos de unidades fundamentales.
Los patrones primarios (básicos) se encuentran en los laboratorios de patrones nacionales en diferentes partes del mundo. Los patrones primarios representan unidades fundamentales y algunas de las unidades mecánicas y eléctricas derivadas, se calibran independientemente por medio de mediciones absolutas en cada uno de los laboratorios nacionales.
Los patrones secundarios son los patrones básicos de referencia que se usan en los laboratorios industriales de medición. Estos patrones se conservan en la industria particular interesada y se verifican localmente con otros patrones de referencia en el área. La responsabilidad del mantenimiento y calibración de los patrones secundarios depende del laboratorio industrial.
Los patrones de trabajo son las herramientas principales en un laboratorio de mediciones. Se utilizan para verificar y calibrar la exactitud y comportamiento de las mediciones efectuadas en las aplicaciones industriales.
La unidad de masa métrica se definió como la masa de un decímetro cúbico de agua a una temperatura de máxima densidad. La representación material de esta unidad es el Kilogramo.
La libra (lb), establecida por la Weights and Measures Act, de 1963, se define como .45359237 kg exactamente.
La unidad métrica de longitud, el metro, se definió como la 1/104 parte del cuadrante meridiano que para a través de París.
La yarda se define como .9144 metros y una pulgada es 25.4 mm, ya que los patrones de unidades inglesas para medición se basan en patrones métricos.
La unidad de volumen es una cantidad derivada y no se representa por medio de un patrón internacional.
I.5.2 El archivo que se incluye en la segunda fuente para este apartado, incluye varias diapositivas, consulta solo las del no. 16 a la 21 y luego la 24 para obtener información acerca de los diferentes tipos de patrones que se mencionan. Es importante incluir las figuras que se presentan. (Observa que en la parte inferior izquierda de la página hay un indicador de pág., 1 y 2).
Apartado I.6
I.6.1.
-Describir brevemente la importancia de la tolerancia y los ajustes en el diseño mecánico.
- Obtener la definición de los términos: Tolerancia y Ajuste, concluir así la diferencia entre ambos.
INTRODUCCIÓN Actualmente en cualquier producción de materiales existe la necesidad de imponer un análisis cuidadoso para poder lograr, desde el principio de elaboración la eliminación de problemas de ensamble. Es muy importante que el patrón sea el totalmente adecuado ya que determinara el tamaño en sus dimensiones. Sin embargo hay varios factores que afectan al resultado de lo que se desea obtener, algunos de los factores pueden ser el calentamiento de la maquina, el desgaste de las herramientas, así como problemas en los materiales, entre otros. Para ello es importante que se admitan algunas variaciones en las dimensiones especificadas tomando en cuenta que no alteren los requerimientos funcionales que se procuran satisfacer.
DESARROLLO La tolerancia es la cantidad total que le es permitido variar a una dimensión especificada, donde es la diferencia entre los límites superior e inferior especificados. El ajuste ocurre al ensamblar piezas, donde es la cantidad de juego o interferencia que resulta del ensamble.
Los ajustes pueden clasificarse de la siguiente manera:
Con juego.
Indeterminado o de transición.
Con interferencia, contracción o forzado.
El tipo de ajuste es seleccionado a base de los requerimientos. Por ejemplo cunado se desea que una pieza se desplace dentro de la otra se utiliza un ajuste con juego, el ajuste forzado se utiliza cuando se desea que las dos piezas queden firmemente sujetas, y el ajuste deseado se logra aplicando tolerancias adecuadas a cada una de las partes ensambladas.
Las formas de expresar las tolerancias de la forma del dimensionamiento límite, en el cual el límite superior especificado se coloca arriba del límite inferior especificado. Cuando se expresa en un solo renglón, el límite inferior precede al superior y un guión separa los dos valores.
Otra forma de expresar las tolerancias se basa en el sistema ISO donde la dimensión especificada antecede a la tolerancia expresada mediante una letra y un número. La tolerancia depende de la dimensión, entre mayor sea la dimensión mayor puede ser la tolerancia. El tipo de ajuste se determina dependiendo de las dimensiones, ya que para piezas que se ensamblan es necesario analizar la interferencia máxima o mínima, esto depende de las dimensiones reales de las piezas que se ensamblan y de las tolerancias. Por ejemplo, para determinar la interferencia mínima solo basta en pensar que éste ocurrirá cuando ambas partes por ensamblar están en condición de material máximo, esto será la diferencia entre las dos. Sin embargo la interferencia máxima su condición de material debe estas dada en mínimo y eso será la diferencia entre las dos.
CONCLUSIÓN Las tolerancias son muy importantes en la elaboración, fabricación de cualquier material que es utilizado en la Industria ya que permite tener un mínimo grado de diferenciación, esto permitirá variar un poco a la dimensión especificada ya que al momento de estar en la fabricación existe la posibilidad de que haya variaciones en el material o en los instrumentos ya que en ocasiones las maquinas se calientan demasiado o simplemente exista un desgaste en las herramientas estas son causas de las tolerancias que se producen.
Apartado I.7
I.7.1.
- Emitir por lo menos en media cuartilla tus conclusiones respecto a la unidad, así como respecto a la experiencia de trabajar con un WQ.
Es una experiencia nueva para mí y algunos de mis compañeros por que experimentamos una nueva forma de estudiar, tuvimos un autoestudio en el cual de todo lo que se vio en el QW se comprendieron y tuvimos más definiciones de los temas importantes de la metrología y normalización, cual es su importancia y sus funciones para que nos sirve y el uso que se le debe de dar y cuando lo debemos de usar. Aprendimos todo lo importante de esta materia. Nos queda claro que la metrología es básico para el ámbito cotidiano, el tecnológico, y lo científico.
