metrología
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En dicho trabajo se muestra una serie de preguntas acerca de las normas que rigen los patrones de densidad y masa a nivel internacional.Además se anexa un breve resumen en el que se mencionan conceptos de masa, densidad, temperatura, presión, entre otros.TRANSCRIPT
MARCO LEGAL
ISO-10012-1
Sistemas de Administración de las Mediciones – Requerimientos para
Procesos y Equipos de Medición
¿Qué es?
Un efectivo sistema estandarizado internacional de administración de las
mediciones que asegura que el equipo y proceso de
medición sean adecuados para su uso esperado y es importante en el logro de los
objetivos de calidad de los productos y en la administración de riesgos por
resultados de mediciones incorrectas.
El objetivo de un sistema de administración de las mediciones es administrar los
riesgos de que equipos y procesos de medición pudieran generar resultados
incorrectos afectando la calidad de los productos de una organización.
En esta Norma Internacional el término “proceso de medición” aplica a actividades
de medición físicas (ej., en diseños, pruebas, producción, inspecciones).
Referencias a esta Norma internacional pueden hacerse:
Por un cliente cuando especifique los productos requeridos,
Por un proveedor cuando especifique los productos ofrecidos,
Por organismos legales o regulatorios, y en evaluaciones y auditorias de sistemas
de administración de las mediciones.
Alcance
Esta Norma Internacional especifica requerimientos genéricos y ofrece guías para
la administración de procesos de medición y confirmación metrológica de equipos
de medición usado para apoyar y demostrar cumplimiento con requerimientos
metrológicos.
¿Qué es metrología?
Es la ciencia de las medidas; en su generalidad, trata del estudio y aplicación de
todos los medios propios para la medida de magnitudes, tales como: longitudes,
ángulos, masas, tiempos, velocidades, potencias, temperaturas, intensidades de
corriente, etc.
¿Qué es Normalización?
Es la acción y efecto de regular (ajustar o poner en orden algo, reglar el
funcionamiento de un sistema, determinar normas). El término suele utilizarse
como sinónimo de normativa.
Capítulo I
ARTÍCULO 1. Para los efectos de este Reglamento, se aplicarán las definiciones
establecidas en la Ley Federal sobre Metrología y Normalización.
Capítulo ll
De los Instrumentos para Medir
ARTÍCULO 11. Las unidades de verificación de instrumentos para medir deberán
informar periódicamente a la autoridad competente las verificaciones realizadas y
las conclusiones de los resultados obtenidos, debiendo además indicar la
identificación y ubicación de los instrumentos o patrones que fueron verificados. La
Secretaría determinará la forma, plazo y términos en que será realizado dicho
informe.
Capítulo lll
De la Medición Obligatoria de las Transacciones
ARTÍCULO 16. La Secretaría podrá exigir que la operación de las básculas se
efectúe por personas capacitadas, en cuyo caso, los poseedores de las mismas
deberán demostrar al menos, que los operarios:
l. Conocen y aplican correctamente el procedimiento previsto por las normas
oficiales mexicanas o normas mexicanas, y
ll. Tienen la capacidad técnica para evaluar el funcionamiento del instrumento.
Capítulo lV
Del Sistema Nacional de Calibración
ARTÍCULO 19. Para la autorización y control de los patrones nacionales, la
Secretaría podrá solicitar la opinión técnica de los integrantes del Sistema
Nacional de Calibración, o bien, de otros expertos especializados en la metrología.
Capítulo V
Del Centro Nacional de Metrología
ARTÍCULO 25. El Centro Nacional de Metrología informará a la Secretaría del
avance de los proyectos que esté desarrollando. Asimismo, el Centro Nacional de
Metrología solicitará autorización a la Secretaría para efectuar cambios en los
patrones ya autorizados.
CONCEPTUALIZACIÓN METROLÓGICA
Magnitud:
Propiedad de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que puede expresarse
cuantitativamente mediante un número y una referencia.
Sistema de magnitudes:
Conjunto de magnitudes relacionadas entre sí mediante ecuaciones no
contradictorias.
Sistema de unidades:
Conjunto de unidades de base y unidades derivadas, sus múltiplos y submúltiplos
definidos conforme a reglas dadas, para un sistema de magnitudes dado.
Unidad Básica:
Unidad derivada, unidad de medida de una magnitud derivada, unidad de medida
para una magnitud derivada.
Medida:
Proceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que
pueden atribuirse razonablemente a una magnitud.
Medición:
Supone una descripción de la magnitud compatible con el uso previsto de un
resultado de medida. Procedimiento de medida y un sistema de medida calibrado
conforme a un procedimiento de medida especificado, incluyendo las condiciones
de medida.
Método de medida:
Descripción genérica de la secuencia lógica de operaciones utilizadas en una
medición.
Los métodos de medida pueden clasificarse de varias maneras como: Método de
sustitución, Método diferencial, y Método de cero o Método directo, y Método
indirecto.
Instrumento de medida
Dispositivo utilizado para realizar mediciones, solo o asociado a uno o varios
dispositivos suplementarios.
Sistema de medida
Conjunto de uno o más instrumentos de medida y, frecuentemente, otros
dispositivos, incluyendo reactivos e insumos varios, ensamblados y adaptados
para proporcionar valores medidos dentro de intervalos especificados, para
magnitudes de naturalezas dadas.
Instrumento de medida con dispositivo indicador
Instrumento de medida que produce una señal de salida con información sobre el
valor de la magnitud medida.
Instrumento visualizador.
Instrumento indicador en el que la señal de salida se presenta en forma visual.
Medida materializada
Instrumento de medida que reproduce o proporciona de manera permanente
durante su utilización, magnitudes de una o varias naturalezas, cada una de ellas
con un valor asignado.
Transductor de medida
Dispositivo utilizado en medición, que hace corresponder a una magnitud de
entrada una magnitud de salida, según una relación determinada.
Sensor
Elemento de un sistema de medida directamente afectado por la acción del
fenómeno, cuerpo o sustancia portador de la magnitud a medir.
Detector
Dispositivo o sustancia que indica la presencia de un fenómeno, cuerpo o
sustancia cuando se excede un valor umbral de una magnitud asociada.
Cadena de media
Serie de elementos de un sistema de medida que constituye la trayectoria de la
señal, desde el .ensor hasta el elemento de salida.
FUNDAMENTOS DE METROLOGÍA DE MASA Y DENSIDAD
¿Qué es la Metrología?
“Es la Ciencia que estudia las mediciones”
Se divide en:
Metrología Científica, Metrología Legal y Metrología Técnica o Industrial
Centro Nacional de Metrología (México)
CENAM (1992), es una institución gubernamental de México que desarrolla y
mantiene los patrones nacionales de medida en varios campos de la ciencia.
La metrología está dividida en las siguientes áreas:
Metrología Eléctrica, Metrología Física, Metrología de Materiales, Metrología
Mecánica, Servicios Tecnológicos
Dirección General de Metrología Mecánica
La Dirección General de Metrología Mecánica establece, conserva, desarrolla y
disemina los patrones nacionales de las magnitudes mecánicas.
Dirección de Metrología de Masa y Densidad
Mantiene los patrones nacionales correspondientes a las magnitudes de masa y
densidad; para el desarrollo de sus actividades opera ocho laboratorios.
Magnitudes y Medición
Una magnitud es algo cuantificable, es decir, medible, ponderable.
Unidades
Masa Kilogramo Kg
Densidad Kilogramo por metro cúbico Kg/m3
Masa Real y Masa Convencional
La indicación del instrumento para pesar en general tiene que ser corregido por el
efecto de empuje del aire, cuando la exactitud requerida provoca que el efecto de
empuje del aire sea muy significante.
Empuje del Aire
Es una función directa del volumen del objeto bajo consideración y la densidad del
aire depende de la temperatura, humedad y la presión atmosférica.
Masa Real
No existe diferencia entre masa y masa real. Masa es una medida de la cantidad
de materia que tiene un objeto (número y tipo de átomos que se presentan en un
objeto).
Masa Convencional
Es igual a la masa de un patrón de densidad igual a 8000 kg/m3 que equilibra en
el aire a dicho cuerpo en condiciones convencionalmente escogidas: temperatura
del aire igual a 20 ºC y densidad del aire igual a 0,0012 g/cm3.
¿Qué es un Patrón?
Unidad de medida que se establece conforme a un convenio o acuerdo, para
poder establecer un sistema de medición que pueda ser de aplicación
generalizada y con validez en cualquier parte.
Patrón Nacional de Masa
El Prototipo Internacional del Kilogramo es un cilindro de 39 mm de altura y 39 mm
de diámetro de una aleación de platino- iridio, a un 90% de platino y 10% de iridio;
tiene una densidad de 21 500 kg/m3.
Patrón Nacional de Densidad
Queda establecido a través de las magnitudes fundamentales de masa y longitud.
Está materializado en una esfera de silicio monocristal ultra puro perfectamente
pulida, con un valor de rugosidad Ra de 3,93 Ǻ, y un error de redondez de 90,2
nm.
Comparadores
Balanza que se utiliza para la transferencia del Patrón Nacional de Masa y
campana para mantener constante densidad del aire.
MEDICIÓN DE MASA
Masa
Es una magnitud física que determina la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
La unidad fundamental de masa es el kilogramo.
Instrumento de Medida
Dispositivo utilizado para realizar mediciones, solo o asociado a uno o varios
dispositivos suplementarios. Determina la masa de un cuerpo a partir de la fuerza
ejercida sobre el cuerpo por el campo gravitatorio terrestre.
Masa Patrón
Masa o conjunto de masas utilizadas como referencia para calibrar otras masas
(muestras) o instrumentos de pesaje.
Medición de la masa
La cantidad de materia que pueden medirse determinando su masa (pesando).
Error de masa:
Desviación del valor de una masa respecto a su valor nominal.
Muestra:
Masa objeto de la calibración.
Peso:
Medida materializada de masa, regulada de acuerdo a sus características físicas y
metrológicas: forma, dimensiones, material, calidad superficial, valor nominal y
error máximo permitido.
Estabilidad:
La estabilidad metrológica es la aptitud de un instrumento de medida para
conservar constantes sus características metrológicas a lo largo del tiempo.
Sensibilidad:
La sensibilidad se define como la relación, en un aparato de medida, entre el
desplazamiento del índice, marca, aguja, etcétera, observada en dicho aparato y
la variación de la magnitud de medida que ha provocado dicho desplazamiento.
Coeficiente térmico de la sensibilidad
La sensibilidad depende de la temperatura. El grado de dependencia se determina
por medio de la variación reversible del valor medido bajo la influencia de una
variación térmica en el entorno.
Exactitud
Proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de un mensurando
(magnitud que se desea medir).
Errores de la medición de masa
El error es la diferencia entre el valor verdadero y el obtenido experimentalmente.
Los errores no siguen una ley determinada y su origen está en múltiples causas:
Errores sistemáticos y Errores accidentales (aleatorios).
Errores sistemáticos
Los errores sistemáticos son aquellos que permanecen constantes a lo largo de
todo el proceso de medida y, por tanto, afectan a todas las mediciones de un
modo definido y es el mismo para todas ellas.
Errores accidentales o aleatorios
Son aquellos que se producen en las variaciones que pueden darse entre
observaciones sucesivas realizadas por un mismo operador.
Instrumentos de mediciones de masa
Balanza: La balanza es el instrumento más antiguamente conocido que se utiliza
para medir la masa.
Balanzas en el laboratorio, Balanza analítica, Balanza granataria, Balanza digital
comercial, Básculas para camiones y Báscula ganadera.
VERIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN DE MASA
Los instrumentos son sometidos a control metrológico legal, p.e. Aprobación de
modelo, verificación, etc., existe una creciente necesidad de tener la calidad
metrológica certificada por calibración, p.e. Como es requerido por las normas iso
9001 o iso/iec 17025.
Elementos de la calibración
La aplicación de cargas de prueba al instrumento para pesar bajo condiciones
especificadas.
La determinación del error o variación de la indicación.
La estimación de la incertidumbre de la medición a ser atribuida a los
resultados.
Carga de prueba e Indicación
La indicación de un instrumento para pesar es proporcional a la fuerza ejercida por
un objeto de masa m al receptor de la carga:
I ~ mg (1 - ρa / ρ)
g; aceleración de gravedad local
Ρa; densidad del aire ambiente
Ρ; densidad del objeto
El efecto del empuje del aire
Es utilizar pesas patrón que han sido calibradas en valor de masa convencional,
para el ajuste y/o la calibración de los instrumentos para pesar.
El ajuste se realiza tal que los efectos de la aceleración de gravedad local y del
empuje del aire de la pesa patrón estén incluidos en el factor de ajuste.
Is = mcs
Valor de masa de referencia
Para determinar los errores de las indicaciones de un instrumento para pesar, se
aplican pesas patrón con un valor de masa convencional con mcCal
El error E de indicación es: E = I – mref
mref es un valor convencionalmente verdadero de masa (ó masa de referencia).
Cargas de prueba
Para la prueba de carga excéntrica, para la prueba de repetibilidad o únicamente
para la carga de un instrumento, precargas, carga de tara que necesita ser
equilibrada, o carga de sustitución.
Indicaciones
Cualquier indicación I relacionada con una carga de prueba es básicamente la
diferencia de las indicaciones bajo carga IL y sin carga I0;
I = IL - I0
Métodos de medición
Las pruebas normalmente se realizan para determinar:
La repetibilidad de las indicaciones.
Los errores de las indicaciones.
El efecto en la indicación de la aplicación excéntrica de una carga.
Prueba de repetibilidad
Consiste en la colocación repetitiva de la misma carga en el receptor de carga,
bajo condiciones idénticas de manejo de la carga y del instrumento, y bajo las
mismas condiciones de prueba, tanto como sea posible.
La(s) carga(s) de prueba no requiere ser calibrada ni verificada a menos que los
resultados sirvan para la determinación de errores de indicación. La carga de
prueba debería ser, hasta donde sea posible, de una sola pieza.
Prueba para los errores de las indicaciones
El objetivo de esta prueba es una estimación del desempeño del instrumento en el
alcance completo de la medición. Cuando fue un alcance de calibración más
pequeño, se puede reducir el número de cargas de prueba, si existen por lo
menos 3 puntos de prueba incluyendo Min. y Max. y la diferencia entre dos cargas
de prueba consecutivas es no mayor a 0.15Max.
Prueba de excentricidad
Poner una carga de prueba en diferentes posiciones del receptor de carga, de tal
manera que el centro de gravedad de la carga ocupe, tanto como sea posible.
Posiciones de carga para la prueba de excentricidad
Centro, Frontal izquierda, Posterior izquierda, Posterior derecha, Frontal derecha
INSTRUCCIONES I.- Define o responde a los siguientes conceptos
correctamente:
1. ¿Cuál es el Objetivo de la norma ISO-10012-1?
Administrar los riesgos de que equipos y procesos de medición pudieran generar
resultados incorrectos afectando la calidad de los productos de una organización.
2. ¿Qué función tienen las acciones preventivas?
Debe determinar acciones para eliminar causas de no conformidades potenciales
de mediciones o confirmaciones, a fin de prevenir su ocurrencia.
3. ¿Qué es Metrología?
Ciencia que estudia las mediciones
4. ¿Cuál es el objetivo del reglamento de la ley de sobre metrología y
normalización?
*Fomentar la eficiencia en la elaboración y observación de las normas.
*Coordinar las actividades de normalización, certificación, verificación y
laboratorios de prueba de las dependencias de administración pública federal.
5. Según la ley federal sobre metrología y normalización como se define la
calibración
Conjunto de operaciones que tiene por finalidad determinar los errores de un
instrumentos para medir y, de ser necesario, otras características metrológicas.
6. ¿Qué es la CENAM y cuál es su objetivo?
Centro nacional de metrología es una institución gubernamental de México que
desarrolla y mantiene los patrones nacionales de medida en varios campos de la
ciencia. Calibra instrumentos y patrones para la industria y universidades.
7. ¿Cuál es el objetivo de instituir el Premio Nacional de Calidad?
Reconocer y premiar anualmente el esfuerzo de los fabricantes y de los
prestadores de servicios nacionales, que mejoren constantemente la calidad de
procesos industriales, productos y servicios, procurando la calidad total.
8. ¿Qué condiciones deben ser controladas en un proceso de medición?
9. Define el concepto de Magnitud y escribe tres ejemplos
Propiedad de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que puede expresarse
cuantitativamente mediante un número y una referencia.
10. Escribe los 6 nombres de la magnitud de longitud del SI que incluye los
prefijos de los múltiplos decimales 103, 106, 109 y los submúltiplos decimales 10-
3, 10-6, 10-9.
Kilo Mili
Mega Micro
Giga Nano
11. ¿En qué consiste una medición?
Obtener experimentalmente uno o varios valores que pueden atribuirse
razonablemente a una magnitud.
12. ¿Qué es un instrumento de medida? Y escribe tres ejemplos
Dispositivo utilizado para realizar mediciones, solo o asociado a uno o varios
dispositivos suplementarios.
Balanza electrónica, micrómetro, termómetro.
13. ¿Qué es un transductor de medida? Y escribe tres ejemplos
Dispositivo utilizado en medición, que hace corresponder a una magnitud de
entrada una magnitud de salida, según una relación determinada.
Termopar, Electrodo para pH, Transformador de corriente, Termómetro
14. ¿Cómo se define “la Indicación” en un instrumento?
Valor proporcionado por un instrumento o sistema de medida.
15. ¿Qué es un Patrón nacional de medida?
Patrón reconocido por una autoridad nacional para servir, en un estado o
economía, como base para la asignación de valores a otros patrones de
magnitudes de la misma naturaleza.
16. ¿A qué se refiere el Intervalo nominal de indicaciones?
Conjunto de valores comprendidos entre dos indicaciones del instrumento o
sistema de medida y que sirve para designar dicha configuración.
17. Defina brevemente el significado de Masa Real
Es una medida de la cantidad de materia que tiene un objeto, siendo directamente
relacionado al número y tipo de átomos que se presentan en un objeto.
18. Defina brevemente el significado de Masa Convencional
Es igual a la masa de un patrón de densidad igual a 8000 kg/m3 que equilibra en
el aire a dicho cuerpo en condiciones convencionalmente escogidas.
19. Mencione cuáles son las unidades de medida de masa y densidad
Masa: Kg
Densidad: Kg/m3
20. ¿Cuál es la metrología que se encarga de las mediciones de masa,
densidad, presión, etc.?
Metrología Mecánica
21. ¿Cuál es la función de un patrón?
Establecer conforme a un convenio o acuerdo, un sistema de medición que pueda
ser de aplicación generalizada y con validez en cualquier parte.
22. Parte de la Metrología relativa a las unidades de medida, a los métodos e
instrumentos de medición, en lo que se refiere a las exigencias técnicas y jurídicas
reglamentadas, que tienen como fin asegurar la garantía pública
Metrología Legal
23. Es una función directa del volumen del objeto bajo consideración y la
densidad del aire depende de la temperatura, humedad y la presión atmosférica.
Empuje del aire
24. Está materializado en una esfera de silicio mono cristal ultra puro
perfectamente pulida, con un valor de rugosidad Ra de 3,93 Ǻ, y un error de
redondez de 90,2 nm.
Patrón Nacional de Densidad
25. ¿Qué es masa?
Es una magnitud física que determina la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
26. ¿Qué es masa patrón?
Masa o conjunto de masas utilizadas como referencia para calibrar otras masas
(muestras) o instrumentos de pesaje.
27. Menciona las técnicas metrológicas de los instrumentos para pesar.
Estabilidad Sensibilidad Exactitud
28. ¿Qué es una balanza?
Es un instrumento para medir masa.
29. Menciona algunos instrumentos de medición de masa.
Balanza analítica, balanza granataria, báscula de camiones, báscula de cocina,
báscula ganadera
30. Es la aptitud de un instrumento de medida para conservar constantes sus
características metrológicas a lo largo del tiempo.
31. Se define como la relación, en un aparato de medida, entre el
desplazamiento del índice, marca, aguja, etcétera, observada en dicho aparato y
la variación de la magnitud de medida que ha provocado dicho desplazamiento y
depende de la temperatura.
32. ¿Cómo se llaman a los dos grupos de errores de la medición de masa de
acuerdo a las causas que los producen?
33. Es la proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de un
mensurando (magnitud que se desea medir).
34. ¿Qué normas nos requiere que los instrumentos de medición sean
sometidos a control metrológico certificada por calibración?
ISO 9001 ó ISO/IEC 17025
35. ¿En qué consiste la calibración al instrumento para pesar?
Aplicación de cargas de prueba al instrumento para pesar bajo condiciones
especificadas
Determinación del error o variación de la indicación
Estimación de la incertidumbre de la medición a ser atribuida a los resultados
36. Deberían estar compuestas preferentemente de pesas patrón con
trazabilidad a la unidad de masa del SI.
Cargas de prueba
37. ¿Qué se determina normalmente al realizar las pruebas de medición?
Repetibilidad de las indicaciones
Errores de las indicaciones
Efecto en la indicación de la aplicación excéntrica de una carga
38. Consiste en la colocación repetitiva de la misma carga en el receptor de
carga, bajo condiciones idénticas de manejo de la carga y del instrumento, y bajo
las mismas condiciones de prueba, tanto como sea posible.
Prueba de repetibilidad
39. El objetivo de esta prueba es una estimación del desempeño del
instrumento en el alcance completo de la medición. si existen por lo menos 3
puntos de prueba incluyendo Min. y Max. y la diferencia entre dos cargas de
prueba consecutivas es no mayor a 0.15Max.
Prueba para los errores de las indicaciones
40. La prueba consiste en poner una carga de prueba en diferentes posiciones
del receptor de carga, de tal manera que el centro de gravedad de la carga ocupe,
tanto como sea posible.
Prueba de excentricidad.