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Metrología:

La metrología es la ciencia de la medida. Tiene por objetivo el estudio de los sistemas de medida en cualquier campo de la ciencia. También tiene como objetivo indirecto que se cumpla con la calidad.

La Metrología tiene dos características muy importantes el resultado de la medición y la incertidumbre de medida.

 
 
 

Una breve historia de las medidas:
¿Cómo hizo el hombre, hace unos 4000 años para medir la longitud?
Las unidades de medida se basaban en partes primitivas del cuerpo
humanos que son referencias universales, era fácil llegar a un
medida que podia ser verificada por cualquier persona. Fue así como surgió
medidas estándar, tales como pulgada, palma, pie, yarda, brazo y paso.

Algunas de estas medidas estándar se siguen utilizando hoy en día.

1 pulgada= 2,54 cm
1 pie = 30,48 cm
1 yarda = 91,44 cm

El Antiguo Testamento de la Biblia es uno de los primeros registros de la historia de la humanidad. Y allí, en el Génesis, leemos que el Creador le dijo a Noé que construyera un arca con dimensiones muy específicas, medidas en codos.
El codo era una medida estándar de la región donde vivía Noé, y es equivalente
tres palmas del tamaño de una mano aproximadamente 66 cm.

En general, estas unidades se basan en las medidas del cuerpo del rey, siendo
que dichas normas deben ser respetadas por todas las personas que, en ese
reino, hacian las mediciones.
Hace más de 4000 años, los egipcios usaban como criterio de
longitud, el cúbito: distancia desde el codo hasta la punta del dedo medio.


Pues la gente tiene diversos tamaños, el cúbito varia de una persona a otra, causando las confusiones más grandes en los resultados en las medidas. Para ser útil, era necesario que los estándares sean iguales para todos. Frente a este problema, los egipcios habían decidido crear una única medida estándar: en lugar del cuerpo apropiado, ellos que habían comenzado a utilizar, en sus medidas, barras de roca con la misma longitud. Entonces tan pronto apareció el cúbito-estándar. Con el tiempo, las barras habían pasado a ser de madera construido, para facilitar el transporte. Habían sido equivalentes de las longitudes registradas a un cúbito-estándar en las paredes de los templos principales. De este modo, cada uno podía conferir periódicamente su misma barra o hacer otras, cuando era necesario.

En los siglos XV y XVI, los patrones de uso común en Inglaterra para medir
longitudes fueron las pulgadas, pies, yardas y millas.
En Francia en el siglo XVII, hubo un gran paso en materia de
medidas. La toesa, que luego fue utilizado como unidad de medida lineal, fue
modelada sobre una barra de hierro con dos clavijas en los extremos, y
platinas continuas, en el muro exterior de la Gran Chatelet, cerca de
París. Por lo tanto, como el estándar, cada persona puede proporcionar a sus propios instrumentos. Un equivalente a seis dedos de los pies y los pies,
aproximadamente 182,9 cm.
Sin embargo, este modelo también ha ido erosionando con el tiempo y tuvo que
hacerse de nuevo. Por lo tanto, "un paso hacia el establecimiento de un
unidad natural, es decir, se puede encontrar en la naturaleza y por lo tanto fue
fácil copiar, que es una medida estándar. Había también otro
requisito para esta unidad: debería haber establecido sus submúltiplos
según el sistema decimal. El sistema decimal se había inventado en
India, cuatro siglos antes de Cristo. Por último, un sistema con estas
características fue presentado por Talleyrand en Francia, como un proyecto cuya ley en ese país, fue aprobada el 08 de mayo 1790.
Establecido ellos mismos, entonces, que la nueva unidad de medida debe ser igual a la décima millonésima parte de un cuarto del meridiano terrestre.

Esta nueva unidad que ahora se llama Metro (la palabra griega metron
significa medir).
Unos astrónomos/matemáticos franceses como Jean Baptiste Joseph Delambre , junto a Pierre Méchain, encargados medir la longitud de arco del meridiano que pasa por Francia, de Dunkerque a Montjuic Barcelona, entre 1792 y 1798, cuyos resultados sirvieron para establecer el sistema métrico decimal . Uso de la unidad toesa, Hecho el cálculo, se trataba de una distancia que se reflejó en una barra de platino de sección rectangular de 4,05 x 25 mm. La longitud de esta barra era equivalente a la longitud de metros unidad estándar, El metro tiene su origen en el sistema métrico decimal. Por acuerdo internacional, el metro patrón se había definido como la distancia entre dos rayas finas sobre una barra hecha de una aleación de platino e iridio y conservada en París. La conferencia de 1960 redefinió el metro como 1.650.763,73 longitudes de onda de la luz anaranjada - rojiza emitida por el isótopo criptón 86. El metro volvió a redefinirse en 1983 como la longitud recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de 1/299.792.458 de segundo.

La unidad fundamental o metro:
El sistema de medida actualmente en vigencia se llama métrico en atención a que la unidad fundamental, o sea aquella de que se derivan todas las demás se llama metro.

El metro se definió al comienzo como la diez millonésima parte de la longitud del cuadrante del meridiano terrestre que pasa por París; pero medidas posteriores del cuadrante pusieron de manifiesto que dicha definición no era justa, y en vista de ello se definió el metro como la longitud de una barra de platino iridiado, a 0°C de temperatura, que se conserva en París, y de la cual se han hecho copias para otros países.
Esta definición del metro se llama legal pues se acepto por un convenio entre diversos países y se impuso por carácter obligatorio, como ley, en todos ellos.

Múltiplos y submúltiplos del metro:
Empleamos múltiplos y submúltiplos del metro según se trate de medir grandes distancias, como la de la Tierra a la luna, la longitud de una vía marítima o terrestre, o longitudes pequeñas, tales como las dimensiones de un libro, la longitud de una pieza mecánica, etc.

Los múltiplos y submúltiplos del metro siguen la misma ley que las unidades de distintos ordenes del sistema decimal de numeración, o sea que se pasa de un múltiplo al siguiente superior multiplicando el primero por 10, o de un submúltiplo o fracción a la inmediata inferior dividiendo al primero por el mismo número 10.
Múltiplos y submúltiplos del metro:
Kilometro km = 1000 m.
Hectómetro hm = 100 m.
Decámetro dam = 10 m.
Metro m = 1 m.
Decímetro dm = 0,1 m.
Centímetro cm = 0,01 m.
Milímetro mm = 0,001 m.

Precisión en la industria:

El gran desarrollo industrial en los dos últimos siglos ha sido posible gracias a la gran cantidad de productos fabricados con una calidad y un precio aceptable, se ha abandonado totalmente el proceso artesanal en el cual una persona o muy pocas realizaban un proceso completo en todos sus aspectos, y se ha dado paso a un proceso de fabricación en serie donde un operario fabrica multitud de piezas, siempre la misma generalmente, e incluso, normalmente, tan sólo alguna de las operaciones necesarias para obtener dicha pieza.
Esta forma de producción impuesta por el factor económico, ha creado la necesidad del intercambio para que el montaje de un mecanismo complejo pueda realizarse a partir de cualquier conjunto de sus piezas, componentes y pueda sustituirse una o varias de ellas sin fallos en el conjunto.
La consecución de estos objetivos ha obligado a aumentar el control de calidad en la fabricación, pese al elevado coste económico que supone. Un aspecto de este control es la normalización para homogeneizar criterios de diseño, otro es el empleo de tolerancias para conseguir los correspondientes ajustes, otro es la verificación sistemática de las máquinas, piezas y herramientas mediante el empleo de calibres durante el proceso de producción, y por último la comprobación final de los mecanismos y de los instrumentos de medida, para con todo ello, asegurar que las piezas obtenidas por distintos aparatos son correctos y por tanto intercambiables.
Además de conseguir la intercambiabilidad, el desarrollo técnico ha conducido a conseguir precisiones cada vez más estrechas. Para estos factores resulta primordial el control de las piezas a través de técnicas de medición, lo cual cuando se ha llegado al orden de la milésima de milímetro trae consigo la aplicación de técnicas muy específicas.
En la palabra control se engloba un conjunto amplísimo de operaciones a partir de cuyos resultados se a de dictaminar sobre la aceptación o rechazo del producto de acuerdo con la calidad exigida.
Un grupo de ellas (operaciones) de importancia primordial en la fabricación es el control metrotécnico de cuya realización se encarga la Metrotécnia, que es la Metrología aplicada a la técnica. Pero así como la Metrología es esencialmente la ciencia de la medida en su más amplio sentido, la Metrotécnia se ocupa con preferencia de problemas dimensionales, orientando su tarea en dos vertientes:

• Una en la que se mide, es decir, mediante instrumentos adecuados se obtiene el valor numérico de las cotas.
• Y la otra mediante comparadores o calibres, establece comparaciones se sus dimensiones están o no en el campo de tolerancias establecido.

Medición:
La medida es el resultado de la medición, es decir de comparar dos magnitudes semejantes. Las mediciones que se realizan en fábrica o en un laboratorio de metrología tienen uno de estos objetivos:

A. La determinación numérica de una longitud o un ángulo, a esta operación se le llama medir.
B. La comprobación de si una medida es mayor o menor que un valor numérico dado y a esto se le llama verificar.

Al medir se determina una medida efectiva expresada numéricamente en las unidades adoptadas.
Al verificar se comprueba sólo si hemos sobrepasado por exceso o por defecto los límites dados.
La medida es pues una determinación objetiva, mientras que la verificación es subjetiva, ambas, medición y verificación, forman parte fundamental del control.
Para medir utilizaremos instrumentos de medida con cualidades bien determinadas y exactamente conocidas.
Para verificar emplearemos comparadores o calibres que responderán a normas generales o se usarán según dicte la experiencia.

Naturaleza de las medidas de precisión
Hay tres medidas que regulan el medir por comparación:

1. Para obtener la máxima precisión en la comparación es necesario que el patrón y el elemento a medir tengan magnitudes físicas muy similares.
2. El patrón y el elemento a medir deben tener igual forma y medirse con el mismo procedimiento.
3. Tan perjudicial es la realización de una medida sin precisión como el emplear una alta metrología, para una medición que no la necesite.
En cualquier medición se debe de emplear un instrumento que garantice la precisión necesaria.
En la verificación, en general, de márgenes de tolerancia, es deseable disponer de precisión diez veces superior al intervalo de tolerancias, pudiéndose rebajar este valor hasta un mínimo de tres veces superior.
ERRORES DE MEDIDA:
El verdadero valor de una cierta cantidad que se mide es siempre imposible de obtener por las limitaciones naturales, tanto del operador, como del instrumento de medida; por muy hábil que sea el primero y muy precisos los segundos, por tanto toda medida se ve afectada de un error imposible de determinar exactamente, pero cuyo valor puede acotarse.
Desde un punto de vista matemático puede ser:
- Error absoluto: es la diferencia entre el resultado de la medición y el valor verdadero de la magnitud. Es un índice de la medida.
- Error relativo: es el cociente entre el error absoluto y el valor verdadero. Es un índice de la importancia del error cometido en la medición.
Los errores cometidos en una medición admiten otra clasificación de gran interés atendiendo a su naturaleza u origen:

El error de un método de medida, se denomina sistemático, cuando al medir una magnitud en las mismas condiciones permanece constante en valor absoluto y signo, y cambia según una ley, conocida o no, cuando cambian las condiciones de la medida. Su característica fundamental es que obedece a una cierta ley que aunque no sea conocida pero se sabe que cada vez que se presentan unas determinadas circunstancias aparece este error. Si las condiciones de medida van cambiando, el error sistemático también cambia.
Los errores aleatorios, se originan por las magnitudes de influencia que intervienen en la medición, siendo a este respecto una de las principales fuentes de error absoluto lo cual explica la tendencia a su eliminación en el desarrollo de la moderna instrumentación. Con ello se abandona cada vez más, la habilidad del operario, como factor a tener en cuenta al valorar el resultado final.
Existe un tercer error, denominado fallo o falta que es de tipo parásito, fuertemente subjetivo y que consiste en una equivocación importante en la lectura, cálculo o posicionamiento. Cuando se producen estos fallos suelen ser afortunadamente tan gordos que se ponen inmediatamente de manifiesto, con lo cual se eliminan de forma absoluta.
En última instancia puede decirse que el error es de una sola naturaleza pero se denomina sistemático cuando se conocen las leyes o mecanismos que en cada momento la causan. Mientras que se la denomina aleatorio, si dichas leyes por su complejidad o pequeñísima influencia, no son conocidas o no son aplicables. Un ejemplo de los primeros es la influencia de la temperatura, y un ejemplo de los segundos es la fatiga del operador.
CRITERIO DE RECHAZO DE UNA MEDIDA:
Cuando se reitera una medida para aumentar su precisión y disminuir su error aleatorio pueden cometerse dos errores o faltas que no se repiten. Un criterio práctico es el de Chauvenet y este indica que deben rechazarse todas las medidas cuya probabilidad de aparición sea inferior a 1/2n siendo n el número de medidas realizadas.

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Esta página fue modificada por última vez el 02-Oct-2014

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