Página 1 de 15

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO

METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN. AEC-1047

ETIMOLOGÍA._

METROLOGÍA._

Es la ciencia de las mediciones y sirve de base para el desarrollo cien-

tífico y tecnológico de cualquier civilización.

a) Metrología Legal.

b) Metrología Científica.

c) Metrología Industrial.

Por las magnitudes a medir se tienen:

1._ Origen de las palabras, su significado y su forma.

Raíces de las palabras. Étimo: raíz; logos: tratado.

Estudio de las medidas. Tratado de las medidas. ---

Metrón: medida; lógos: tratado, estudio.

El nivel de la ciencia metrológica de un país es la prueba verídica y

contundente de su desarrollo tecnológico.

La tecnología de la producción actual no podría ser creada sin la me-

trología, ella incluye las normas metrológicas y patrones reconocidos

nacional e internacionalmente.

De acuerdo con su función la metrología se clasifica como sigue:

Metrología

a) Geométrica

b) Eléctrica

c) Térmica

d) Química

e) Fotométrica

f) Acústica

g) De Presión

h) De Tiempo y frecuencia, etc; etc.

Página 2 de 15

1.1.- Necesidades e importancia de las mediciones.

UNIDAD 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE MEDICIÓN

a) La Ley Federal sobre Metrología y Normalización en Art. 2°, I,

d) establece que es obligatoria la medición en transacciones

comerciales.

b) Art. 3°, VI. Medir: el acto de determinar el valor de una magnitud. Las mediciones son necesarias para efectuar transacciones comercia-

les o para determinar el precio de un servicio o de un producto.

c) Art. 15.- En toda transacción comercial, industrial o de servicio, que

se efectúe a base de cantidad, ésta deberá medirse con instrumentos

adecuados conforme a la naturaleza o propiedades del objeto de la

transacción.

1.2.- Importancia de las mediciones.

MEDICIÓN: conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar

el valor de una magnitud.

La medición es muy importante y debe hacerse con exactitud para

lograr productos de calidad y así poder competir en las ofertas e

intercambios comerciales.

LABORATORIO PRIMARIO.- Laboratorio que representa la más alta

calidad metrológica dentro de un campo específico. Está cabalmente

calibrado, certificado y acreditado. Sirve de referencia para fijar los va-

lores de laboratorios: secundarios, de transferencias, de referencias,

etc.

LABORATORIO SECUNDARIO.- Laboratorio cuyos valores son fija-

dos por un laboratorio primario.

ERROR.- Desacierto.- Resultado equivocado.

Página 3 de 15

a) Incompetencia en el manejo del instrumento.

b) Error de ajuste.

c) Error de posición.

d) Error de rango y escala.

ERROR ALEATORIO.- Componente del error de medición, que du-

rante un número de mediciones del mensurando, varía de manera im-

previsible (no puede corregirse). Se desconocen sus causas; debe

descargarse estadísticamente.

ERROR SISTEMÁTICO.- Componente del error de medición, que du-

rante un número de mediciones del mismo mensurado, varía en for-

ma previsible. Sus causas pueden ser conocidas (pueden corregirse).

FACTORES O CAUSAS QUE PRODUCEN ERROR.

A) Imputables a la persona que realiza la medición:

ERROR ABSOLUTO DE MEDICIÓN.- Resultado de una medición me-

nos el valor (convencionalmente) verdadero de la magnitud medida.

Página 4 de 15

e) Error de selección y clase.

f) Error de paralelaje o paralaje.

g) Selección del método.

h) Estado emocional.

i) Deficiencia física.

B) Imputables al instrumento.

a) Descalibrado.

b) Desgastado.

c) Inadecuado (tipo de corriente, clase, alcance).

C) Imputables al medio ambiente.

a) Temperatura.

b) Presión atmosférica.

c) Corriente de aire.

d) Vibraciones.

e) Iluminación.

f) Campos electromagnéticos.

g) Humedad.

CORRECCIÓN.- Valor que agregado algebraicamente al resultado ---

bruto de una medición, compensa un error sistemático compuesto.

La corrección es igual al error sistemático, supuesto, cambiado de

signo.

PATRÓN.- Medida materializada en forma de un aparato de medición

o de un sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o

reproducir una unidad o uno o varios valores conocidos de uno mag-

nitud para transmitirlo por comparación a otros instrumentos de medi-

ción.

Ejemplos: metro patrón, bloque patrón, amperímetro patrón; etc.

Página 5 de 15

PATRON SECUNDARIO._ Patrón cuyos valores es fijado por compa-

ración con un patrón primario.

PATRÓN NACIONAL._ Patrón reconocido por decisión oficial nacional

para servir de base dentro de un país, en la fijación de los valores de

todos los otros patrones de la magnitud corcerniente. Frecuentemente

es un patrón primario. Se encuentra custodiado o resguardado en el

centro nacional de metrología. (CENAM).

PATRÓN INTERNACIONAL._ Patrón reconocido por acuerdo interna-

cional para servir de base internacional en la fijación de los valores de

todos los otros patrones en la magnitud corcerniente. Resguardado --

por la conferencia general de pesas y medidas. (CGPM).

Patrón de referencia._ Patrón, en general, de la más alta calidad

metrológica disponible en un lugar determinado del cual se derivan las

mediciones efectuadas en ese lugar.

PATRÓN DE TRABAJO._ Patrón que habitualmente es contrastado

por comparación a un patrón de referencia; es utilizado, comúnmente,

para contrastar o controlar las medidas materializadas o aparatos de

medición y verificar su grado de exactitud.

ABSOLUTO._ Que excluye toda relación o comparación. No de

pende de otros.

MENSURADO._ Medible; magnitud similar.

ALEATORIO._ Al azar; casual; imprevisto; impredecible.

SISTEMÁTICO._ Forma parte del sistema; repetitivo; predecible.

PATRÓN PRIMARIO._ Patrón que representa la más alta calidad

metrológica dentro de un campo específico, o de un instrumento de

medición en particular. Su valor es considerado como el más exacto,

por lo tanto como verdadero. Sirve de referencia para conocer la

exactitud de sus similares.

Página 6 de 15

RELATIVO._ Se relaciona o compara, por cociente, con algo si-

milar; relación.

MEDIR._ El acto de determinar el valor de una magnitud.

MEDIDA._Dispositivo destinado a reproducir una magnitud dada.

SISTEMA DE UNIDADES. Conjunto de unidades establecido para

un sistema dado.

UNIDAD (de medida)._ Magnitud específica, adoptada por con—

vención, utilizada para expresar cuantitativamente magnitudes que

tengan la misma dimensión.

SISTEMA DE UNIDADES._ Conjunto de unidades de un sistema.

SISTEMA ABSOLUTO DE UNIDADES._ Maneja la magnitud

“masa”._ La masa es la cantidad de materia, substancia o sus--

tancia que contiene un cuerpo; no depende de otras magnitudes, es

absoluta. La unidad de masa es el kilogramo (Kg).

SISTEMA GRAVITACIONAL DE UNIDADES._ Maneja fuerza o -

peso. Peso es la fuerza con la cual la tierra acelera y atrae a las

masas (F=mg). Se observa que la fuerza es el producto o combina-

ción de masa y gravedad. La gravedad (g) varía con la altura, es

variable, por lo tanto, la fuerza también es variable. La unidad de

fuerza es el Newton (N). 1N=1Kg.1m/1s2

A partir de estos dos sistemas básicos surgen otros sistemas deriva—

dos, según sus usos.

SISTEMA ABSOLUTO DE UNIDADES

BASE SUB-MULTIPLO Táctico, práctico o Inge-nieril.

Longitud Metro M Centímetro C Kilometro Km

Masa Kilogramo K Gramo g Tonelada Ton

Tiempo segundo S Segundo S Hora h

Página 7 de 15

SISTEMA GRAVIATACIONAL DE UNIDADES.

Longitud Metro M Centímetro C Kilómetro Km

Fuerza Newton N Dina d KiloNewton KN Tiempo Segundo S Segundo S Hora h

Sistema métrico decimal. Es inventado en Francia. Toma el metro de

referencia y sus múltiplos y submúltiplos varían en potencias de 10.

Sistema ingles de unidades (hoy sistema británico: SB)._ Inventado

en Inglaterra. Carece de un orden lógico.

Después de la segunda guerra mundial, la ciencia y la tecnología se --

aceleraron rápidamente, igual que las comunicaciones: terrestres, ma-

rítimas, aéreas y electrónicas. Con ello se incrementó notablemente el

comercio internacional, lo que motivo la necesidad de establecer un --

sistema de unidades entendible entre todas las naciones. Así surgió el

sistema internacional (SI).

Durante muchas décadas, la mayoría de los países adoptaron el siste-

ma métrico decimal, excepto Inglaterra y Estados Unidos de Norte ---

América que aplicaron el Sistema Ingles, hoy Sistema Británico (SB).

Con el rápido desarrollo científico y la necesaria transferencia tecno--

lógica y en el tan buscado intercambio comercial, se detectaron inco--

herencia entre los diferentes sistemas de unidades, dificultando las --

conversiones y determinación de equivalencias, por lo cual se convino

en crear en crear un sistema de unidades único, coherente para todos

los países. Así surgió el Sistema Internacional de Unidades, abreviado

SI.

Actualmente, al parecer, es Estados Unidos del Norte el único país

que usa el Sistema Británico (SB).

Que los alumnos hagan un breve un comentario del porqué.

Página 8 de 15

En el SB se tienen las siguientes unidades:

Longitud: pié= foot= ft._ la unidad de longitud es el pié

Yarda= Yd

Milla Terrestre= mit

Milla marina= mi mar

Milla náutica= mill nau

Pulgada: inches= in

1 ft= 1`= 12 in= 12”

1 Yd= 3 3ft= 3`= 36”

3 milla terrestres= 1 mi t= 5280`= 63360” =1609 m

1 milla náutica= 1 mi nau=6091`=73092”=1852 m

1 milla marina= 1 mi mar= 1853 m= 1853

Pulgada = inches = in; Pié = foot = ft; Yarda = Yd

1 in = 1” = 2,45 cm = 25,4 mm

1ft = 1’ = 12” = 30,48 cm = 0,3048 m

1 Yd = 3’ = 91,44 cm = 0,9144 m

1 mit = 5280’ = 1 609 m = 1,609 km

1 mi náu.= 6091’= 1856,54 m = 1,856 km; 1 mi mar. Internac.=1252 m

1 m = 39,37” = 2,28’ = 1,09 Yd = 6,22 x mit = 5,34 x mi náu.

1 km = 0,6214 mit = 0,5399 mi náut. = 0,5399 mi mar. Int.

._ UNIDADES DE MASA

.La unidad de masa es el Slug = 32,163 lb-avoirdupois

1 lb-Troy = 0,8228 lb-avoir = 375,15 g

1 onza = 1 oz = 28,35 gramos = 1,943 x slug

1 oz avoir. = 0,06 lb-avoird.

1 oz Troy = 0,0833 lb-avoird.

1 Tonelada inglesa = 2 240 lb-avoirdupois = 1 016 kg

-1 Tonelada americana = 9 072 kg

1 Tonelada métrica = 1 000 kg

Página 9 de 15

._UNIDADES DE FUERZA O DE PESO

La unidad de fuerza es el Paundal

1 Paundal = 0,031 lbf = 14,1 gf

1 lbf = 32,26 paundal

1.2 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES, SI

Tabla de nombres, símbolos y definiciones de las unidades SI de base

Magnitud Unidad Símbolo Definición

Longitud metro m Es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de segundo. [17a. CGPM (1983) Resolución 1].

Masa kilogramo kg Es la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo. [1a. y 3a. CGPM (1989 Y 1901)]

Tiempo segundo s Es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. [13a. CGPM (1987). Resolución 1]

Corriente eléctrica

ampere A Es la intensidad de una corriente constante que mantenidas en dos conductores paralelos rectilíneos de longitud infinita, cuya área de sección circular es despreciable, colocados a un metro de distancia entre sí, en el vacío producirá entre estos

conductores una fuerza igual a 2 x Newton por metro de longitud. [9a. CGPM, (1948). Resolución 2].

Temperatura termodinámica

kelvin k Es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. [13a. CGPM (1967). Resolución 4]

Página 10 de 15

Cantidad de substancia

mol mol Es la cantidad de substancia que contiene tantas entidades elementales como existen atomos en 0,012 kg de carbono 12. [14a. CGPM (1971). Resolución 3]

Intensidad luminosa

candela cd Es la intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite una radiación

monocromática de frecuencia 540 x hertz y cuya intensidad energética en esa dirección es 1/683 watt por esterradián.

TABLA 19

Prefijo para formar múltiplos y submúltiplos

NOMBRE SIMBOLO VALOR yotta Y 1 000 000 000 000 000 000 000 000

zetta Z 1 000 000 000 000 000 000 000

exa E 1 000 000 000 000 000 000

peta P 1 000 000 000 000 000

tera T 1 000 000 000 000

giga G 1 000 000 000

mega M 1 000 000

kilo k 1 000

hecto h 100

deca da 10

deci d 0,1

centi c 0,01

mili m 0,001

micro µ 0,000 001

nano n 0,000 000 001

pico p 0,000 000 000 001

femto f 0,000 000 000 000 001

atto a 0,000 000 000 000 000 001

zepto z 0,000 000 000 000 000 000 001

yocto y 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Página 11 de 15

Unidad SI derivadas que tienen nombre y símbolo especial.

1._ También llamado flujo de inducción magnética

2._ También llamada densidad de flujo magnético

3._ También llamado iluminación

MAGNITUD

NOMBRE DE

LA UNIDAD SI DERIVADA

SÍMBOLO

EXPRESIÓN EN

UNIDADES SI BASE

EXPRESIÓN EN OTRAS UNIDADES

SI

Frecuencia Hertz Hz

Fuerza Newton N m.kg.

Presión, Tensión Mecánica Pascal Pa .kg. N/

Trabajo, Energía, Cantidad

de calor. Joule

J .kg. N.m

Potencia, Flujo Energético Watt W .kg. J/s

Carga eléctrica, Cantidad

de electricidad Coulomb

C A.s

Diferencia de potencial, Tensión eléctrica, Potencial

eléctrico, Fuerza electromotriz

Volt

V

.kg. W/A

Capacidad eléctrica Farad F C/V

Resistencia eléctrica Ohm Ω V/A

Conductancia eléctrica Siements S A/V

Flujo magnético¹ Weber Wb V.s

Inducción magnética² Tesla T Wb/

Inductancia Henry H Wb/A

Flujo luminoso Lumen lm cd.sr

Luminidad³ Lux lx lm/

Actividad nuclear Becquerel Be

Energía absorbida Gray Gy J/kg

Temperatura celsius Grado

Celsius °C

K

Equivalente de dosis Sievert

Sv

J/kg

Página 12 de 15

TABLA 21

Reglas para la escritura de números y el signo decimal

7 Los múltiplos y submúltiplos de las unidades se forman anteponiendo el nombre de estas, los prefijos correspondientes con excepción de los nombres de los múltiplos y submúltiplos de la unidad de masa en los cuales los prefijos se anteponen a la

palabra “gramo”. Ejemplo: dag, Mg (decagramo, megagramo) ks, dm (kilosegundo; decímetro).

8 Los símbolos de los prefijos deben ser impresos en caracteres romanos (rectos), sin espacio entre el símbolo del prefijo y

elsímbolo de la unidad. Ejemplo: mN (milinewton) y no: m N

9 Si un símbolo que contiene un prefijo está afectado de un exponente, indica que el múltiplo de la unidad esta elevado a

lapotencia expresada por el exponente. Ejemplo: 1 cm

3 =(10

-2 m)

3=10

-5m

3

1 cm-1

=(10-2

m)= 102 m

-1

10 Los prefijos compuestos deben evitarse

Ejemplo:1 nm (un nanómetro) Pero no:1 n m (un milimicrometro)

Números Los números deben ser generalmente impresos en tiporomanó. Para facilitar la lectura de números con varios dígitos, estos deben ser separados en grupos apropiados por un pequeño espacio nunca con una coma, un punto o por otro medio.

Signo decimal

El signo decimal debe ser una coma sobre línea (,). Si lamagnitud de un número es menor que la unidad, el Signo decimal debe ser precedido por un cero.

Página 13 de 15

Tabla 20 reglas generales para el empleo de los símbolos de las uni-

dades del SI.

1 Los símbolos de las unidades deben ser expresados en caracteres romanos, en general mente en minúsculas, con excepción de los símbolos que se derivan de nombres propios, en los cuales se utilizan caracteres romanos en mayúsculas

Ejemplo: m ,cd , K , A

2 No se debe colocar punto después del símbolo de la unidad

3 Los símbolos de las unidades no deben pluralizarse

Ejemplo: 8 kg ,50 kg ,9 m , 5 m 4 El signo de multiplicación para indicar el punto de dos o más

unidades debe ser de preferencia un punto. Este punto puede suprimirse cuando la falta de reparación de los símbolos de las unidades que intervengan en el producto, no se presente a con función Ejemplos: N . m o Nm , también m . N pero no: mN que se confunde con milinewton, submúltiplo de la unidad de fuerza, con la unidad de momento de una fuerza o de un par (newton metro).

5 Cuando una unidad derivada se forma por el consiente de dos unidades, se puede utilizar una línea inclinada, una línea horizontal o bien potencias negativas. Ejemplo: m/s o ms-1 Para designar la unidad de velocidad: metro por segundo

6 No debe utilizarse más de una línea inclinada al menos que se agreguen paréntesis. En los casos complicados, deben utilizarse potencias negativas o paréntesis Ejemplo: m/s2 o m.s-2 , pero no : m/s/s m . kg / (s3 . A) o m . kg . s-3 . A-1, pero no: m . kg/s3/A

Página 14 de 15

CONVERSIONES DE UNIDADES

Las conversiones de unidades suelen darse entre unidades de un

sistema a otro sistema, por ejemplo: entre unidades del SB (sistema

británico) y unidades del SI (sistema internacional de unidades); o

entre múltiplos y submúltiplos de un mismo sistema.

Para realizar las conversiones con éxito, eficiencia y seguridad es

necesario conocer las equivalencias entre unidades de los sistemas o

entre múltiplos y submúltiplos de un mismo sistema.

El método más usual para realizar conversiones de unidades es el de

multiplicar o dividir por la unidad.

El análisis final de la ecuación dimensional manifiesta cual es la

magnitud resultante o en su caso, el análisis de las unidades expresa

la unidad o unidades resultantes.

Ejemplo:

Convertir 10 pulgadas a milímetro.

10 in = 25,4mm/1in= 25,4 mm

Convertir 8 microcoulomb a coulomb

8 =8 =

=8 10-6

Convertir 6nanofaradio a Faradio.

Página 15 de 15

6 nF = 6 nF

= 6 -9 F

Convertir 12 mm a metro.

12 mm = 12 mm

= 12 -03 m

Convertir 6 metros a milímetros.

6 m = 6m

= 6 3 m

Convertir 100 kilometro/hora a metro/segundo.

100 km/h= 100 km/h 103m/1km 1h/3600s =105/36 2 m/s =

103/36 m/s ;100km/h =27,77m/s

Convertir 20 cm a pulgadas.

20 cm = 20 cm

=

in = 7,874 in 20 cm = 7.87 in = 7,874

in 20 cm = 7.87 pulgadas

Página 16 de 15