Metrología: un mundo fascinante · En pocas palabras la metrología es la ciencia de las medidas. ... En el caso concreto de las bÆsculas, para realizar estos ensayos, es preciso

Todos los equipos o instrumentos de medida estánrelacionados con la metrología. En pocas palabras lametrología es la ciencia de las medidas.

A pesar de ser una ciencia bastante desconocida, lametrología se aplica en todo momento en la vida coti-diana. En el trabajo, en nuestra casa, en el supermerca-do o cuando repostamos en una gasolinera, estamosutilizando equipos que han tenido que cumplir una seriede requisitos metrológicos. Lógicamente, estos requisi-tos variarán dependiendo del uso final del equipo. Esdecir, si un equipo o producto es fabricado para uso per-sonal (por ejemplo la báscula que utilizamos para pesar-nos en nuestra casa), por regla general, no se le exigeque cumpla muchas de las especificaciones que sí debe-rán cumplir las destinadas al peso de productos para laventa al público (por ejemplo las básculas que se utili-zan en un supermercado).

Imaginemos que vamos a comprar a un estableci-miento un kilogramo de un producto determinado. Posi-blemente, más de una vez, nos habremos preguntado silo que nos están vendiendo es realmente un kilogramo.Lo mismo puede llegar a pensar el dueño del estableci-miento cuando compra al mayorista, es decir, si las cajasde ese mismo producto que ha comprado, realmente,pesan lo que le ha indicado el mayorista. Tanto elcomerciante como el cliente final pueden estar tranqui-

los porque las básculas que se utilizan en España paravender un determinado producto al público, al igual queen muchos otros países, tienen que cumplir una serie derequisitos.

La mayoría de los instrumentos de venta al público,las básculas por seguir con el ejemplo, deberán disponerde aprobación de modelo, también deberán haber sidoinstaladas por personal cualificado y verificadas por unorganismo de verificación, así como tener realizadasperiódicamente las verificaciones oportunas.

• Para obtener la aprobación de modelo, se efec-túan en la báscula una serie de ensayos y pruebasque figuran generalmente en normas internacio-nales, y que deben ser realizados por laboratoriosautorizados. Normalmente, estos laboratoriossuelen ser los centros nacionales de metrología y,en algunos casos, centros de comunidades autó-nomas, o laboratorios de metrología autorizados.Un factor que hay que tener en cuenta para lapuesta en servicio de la báscula es verificar si laaprobación de modelo está realizada por un orga-nismo competente y admitido en el país donde secomercializa e instale; hoy en día una báscula quetenga aprobación de modelo en Estados Unidosno es válida para España, mientras que una bás-cula aprobada en un país europeo puede ser

35Autores científico-técnicos y académicos

Alfonso Lobo Robledo

Metrología: un mundo fascinante


comercializada y puesta en servicio en todo elmercado europeo.

• La puesta en servicio de las básculas debe efec-tuarla personal cualificado. Aparentemente, pare-ce que no tiene ninguna importancia este requisi-to, pero si consideramos que una básculaelectrónica lo que nos indica es un valor de masadependiendo del valor de la gravedad, la cosacambia. Si a la báscula se le ajusta el valor de indi-cación en un lugar donde la gravedad es muy dis-tinta del que finalmente se va a utilizar, casi siem-pre habrá diferencia de indicación con la mismamasa de un lugar a otro (viene marcada por dife-rencia de altitud y latitud). Es decir, si tenemos unamasa y la ponemos encima de una báscula enSantander, y llevamos esa misma báscula y masaa Canarias, la diferencia en la indicación es consi-derable. Si estamos pesando oro o azafrán nosdaremos cuenta de la diferencia en el importe deun lugar a otro.

Lo habitual es que el ajuste inicial de la báscula sehaga en laboratorios autorizados en los que setiene en cuenta el valor de la gravedad del lugardonde se va a instalar finalmente.

Otro de los requisitos que debe de cumplir, en elcaso de que la báscula necesite disponer de soft-ware (hoy en día es muy habitual), es que estéprotegido contra manipulaciones. Todos los instru-mentos de medida sometidos a control por unorganismo de verificación, como es el caso de lasbásculas, y que para su funcionamiento o paraefectuar alguna función necesiten disponer desoftware, deberán de cumplir este requisito.

El responsable del cumplimiento de las condicio-nes especificadas para la puesta en servicio de unequipo es el fabricante. Por tanto, es fundamentalque conozca perfectamente todos los requisitosque se deban cumplir en cada lugar antes de supuesta en servicio. En el caso de que el fabricantedisponga de distribuidores, deberá informarles detodos los requisitos que se deban cumplir.

• Se deberá realizar periódicamente una verificaciónde cada báscula por personal cualificado, con elfin de comprobar que la báscula continúa indican-do correctamente el peso. El plazo de verificación,en el caso de las básculas, en España es cada dosaños. Este plazo varía dependiendo del instrumen-to y del país. El personal cualificado, una vez rea-lizada la verificación, deberá poner una etiqueta

identificadora del instrumento, y rellenar un librode reparaciones-verificaciones, que es a su vez uncarnet de vida del instrumento analizado. En elcaso de que ésta no cumpla todas las especifica-ciones oportunas, se pondrá una etiqueta confondo rojo y una R negra (rechazo). En este últi-mo caso, el equipo se deberá reparar o corregir yno se podrá utilizar hasta que funcione correcta-mente y el personal autorizado dé el visto bueno.Lo mismo ocurrirá en el caso de avería del instru-mento. Asimismo, es muy importante que los equi-pos tengan correctamente los precintos que impi-dan manipulaciones de los valores de ajuste apersonas no autorizadas. Estos precintos sólo pue-den ser manipulados por personal autorizado,tanto en la puesta en servicio como al realizarcualquier reparación que pueda influir en el instru-mento.

¿Cómo se realiza la aprobación de modelo?Al instrumento (la báscula, por continuar con el

mismo ejemplo) se le realizan una serie de ensayos: car-gas a distintos valores y a distintas temperaturas, prue-bas eléctricas y de compatibilidad electromagnética,pruebas de envejecimiento, etc.

Estos ensayos son pruebas bastante exigentes que serealizan sólo a algunas muestras de ese modelo de bás-cula, pero no a todos los ejemplares que finalmentecomercializará el fabricante.

El fabricante es el responsable de que todos los ins-trumentos que se comercialicen sean idénticos o cum-plan las especificaciones del modelo aprobado.

En el caso concreto de las básculas, para realizarestos ensayos, es preciso disponer de una serie de pesas(las llamamos pesas en lugar de masas porque tienenuna determinada forma, material y características regla-mentadas).

Estas pesas, denominadas patrones de trabajo,deberán ser de mayor exactitud que la indicación de labáscula, y haber sido calibradas a su vez con otras pesasde mejor exactitud, llamadas patrones de referencia.Deberá calibrarse toda la cadena de pesas hasta llegaral patrón nacional (reconocido por decisión de un país)y al patrón internacional (reconocido por acuerdo inter-nacional).

A continuación, con un ejemplo gráfico de patronesde masa mostramos esta secuencia de pasos, denomi-nada cadena de trazabilidad.


36 Autores científico-técnicos y académicos

Patrón primario (patrón nacional o internacional)

Patrones secundarios (patrones que están calibrados con el patrón primario)

Patrones de referencia (patrones con los que se calibran los patrones de trabajo)

Patrones de trabajo

Equipos de medida (básculas)

Para que un patrón tenga un reconocimiento inter-nacional debe de cumplir el Acuerdo Mutuo Internacio-nal del BIPM (Bureau International des Poids et Mesu-res) que conlleva, además de cumplir unas normas decalidad, el realizar intercomparaciones con otros paísescada 4 años.

Para la designación de patrón nacional, en el casode España, se publica en el boletín Oficial del Estado. Lamayoría de los patrones nacionales de España seencuentran en el Centro Español de Metrología (CEM),



que es el organismo de la administración del estado res-ponsable de la actividad metrológica en España. El restode patrones nacionales se encuentran en laboratoriosasociados al CEM. El coste y trabajo que tiene la crea-ción, mejora y mantenimiento de los patrones naciona-les e internacionales es bastante alto, por lo que habi-tualmente es el Estado el encargado de mantener dichospatrones.

La labor de unificación de patrones en España llevarealizándose muchos años, al igual que en el resto delmundo. Como ejemplo, a mediados del siglo XIX,dependiendo de en qué provincia, los patrones de masaeran distintos y tenían diferente valor. La libra en Casti-lla y en varias provincias era de 0,460093 kilogramos,pero en otras el valor era distinto. Oscilaba desde los0,350 kilogramos de la libra de Zaragoza hasta los 0,579kilogramos de la libra de Pontevedra.

Ejemplo de varias masas patrón de distintas provincias demediados del siglo XIX (arroba)

Actualmente se utiliza en cada magnitud la unidadmarcada por el Sistema Internacional de Unidades, aun-que todavía existen países que están en periodo de tran-sición para la unificación de sus unidades con dicho sis-tema. Por ejemplo, el Reino Unido utiliza todavía comounidad de masa tanto la libra como el kilogramo.

Las unidades, dentro del Sistema Internacional deUnidades, se dividen en dos tipos: unidades básicasy unidades derivadas. La definición de unidad básicaes que se puede considerar como independiente desde

el punto de vista dimensional. Las unidades derivadasson el resultado de la combinación de unidades básicas.

Tabla con las 7 unidades básicas del Sistema Internacional

Para cualquier consulta sobre unidades pueden visitar-se las páginas www.cem.es o www.bipm.org. Tambiénpodremos consultar las unidades fuera del Sistema Inter-nacional que son admitidas por circunstancias especiales(milla náutica, dioptría, hectárea, minuto, etc.).

Continuamente se va mejorando la calidad de cadamagnitud. A modo de ejemplo, hace unas décadas, elmetro se definía como la longitud de un prototipo debarra de platino e iridio que se guardaba en París.Actualmente se define como la distancia que recorre laluz en el vacío durante una fracción 1/299 792 458 desegundo.

Todo esto se consigue, por una parte, gracias a lacolaboración entre los centros nacionales de metrologíade distintos países y, por otra, al estudio e inversión querealiza cada país.

La única magnitud básica que podemos ver física-mente hoy en día es la masa, expuesta anteriormente enun ejemplo gráfico, que tiene como unidad el kilogramo.

Normas para la escritura de unidades y prefijos dentro del Sistema Internacional

Existen unas normas específicas para la correctaescritura de las unidades y prefijos.

1. Utilizaremos letras minúsculas para escribir elnombre completo de una unidad (metro, kilo-gramo, newton, kelvin, pascal) a no ser que seaprincipio de frase. En España se admite escribir



Magnitud Unidad básica Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Intensidad de corriente eléc-trica

ampère A

Temperatura termodinámica kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

al ohm ohmio, al ampère amperio, al voltvoltio, al watt watio, etc.

2. Utilizaremos letras minúsculas para escribir elsímbolo de la unidad correspondiente, exceptolos que son abreviaturas de nombres propios(m, kg, N, K, Pa). Una excepción es el símbolodel ohm, que se escribe con la letra griega Ω.

3. En el caso de múltiplos y submúltiplos decima-les, deberemos escribir el nombre del prefijosiempre en minúsculas (mili, kilo, mega) a no serque sea principio de frase.

4. Cuando escribamos el símbolo del prefijo utilizare-mos siempre mayúsculas cuando se trate de múl-tiplos mayores que el kilo (M de mega, G de giga)y utilizaremos minúsculas cuando sean múltiplosmenores que el kilo y todos los submúltiplos (m demili, n de nano, c de centi). Una excepción es elmicro, que se escribe con la letra griega µ.

5. Nunca añadiremos la letra s para formar elplural de un símbolo de una unidad, ni pondre-mos punto al final, salvo que sea por el final deuna frase.

6. Multiplicar varias unidades se hará con un puntomedio (N·m) o espacio en blanco (N m).

7. La división se especifica con una barra (/) y noestá permitido poner varias barras. Se puedeexpresar también con exponente negativo. Sepuede usar el paréntesis para combinacionescomplejas.

8. Como separador decimal en España se usa lacoma y no el punto.

9. Los prefijos son siempre potencia de 10.

10. No se debe de poner espacio entre el prefijo y elsímbolo de la unidad y sí entre el número y elsímbolo (75 mg).

11. No se deben de utilizar combinación de prefijosni escribir un prefijo solo sin unidad.

12. Los símbolos y nombres de unidades no sedeben juntar.

13. Los nombres de las unidades se escriben con unas en el plural, salvo que terminen en s, x ó z.

14. Para facilitar la lectura, se recomienda dividirlos números en grupos de tres cifras separadospor un espacio en blanco (123 456,789 01).Para los números de cuatro cifras se admiteponerlos juntos.

15. Se deben de escribir todos los números seguidossiempre de su unidad (700 cm3 ± 2 cm3).

Tabla de múltiplos y submúltiplos

Precisión y exactitudEn metrología se utilizan dos términos básicos: pre-

cisión y exactitud.

Precisión se interpreta como la similitud entre cadauna de las medidas realizadas y exactitud se definecomo la diferencia entre el valor medio respecto al valorde referencia. El ideal en un laboratorio sería una com-binación de los dos, ya que nos indicaría que son valo-res muy cercanos al valor de referencia con una diferen-cia mínima entre cada uno de ellos. A continuación,vamos a ver, de una forma más gráfica, la diferenciaentre ambas.

A B

C



Factor Prefijo Símbolo

101

102

103

106

109

1012

1015

1018

1021

1024

decahectokilo

megagigaterapetaexazettayotta

dahkMGTPEZY

Factor Prefijo Símbolo

10−1

10−2

10−3

10−6

10−9

10−12

10−15

10−18

10−21

10−24

decicentimili

micronanopico

femtoatto

zeptoyocto

dcmµnpfazy

En el caso A la media de todos los valores es muyexacta, pero con baja precisión; en el caso B es muyprecisa, con poca exactitud; y el caso C sería el casoideal, con mucha precisión y exactitud. En el caso queno sea posible tener mucha precisión y exactitud (casoC), la metrología da preferencia a la precisión (caso B)sobre la exactitud (caso A), si realmente sabemos la dife-rencia al valor de referencia.

Laboratorios

Por otro lado, para realizar correctamente los ensa-yos, pruebas y mediciones, los laboratorios de metrolo-gía deben seguir unas normas específicas, como porejemplo disponer de acceso controlado de personal oque las condiciones climáticas se ajusten a los equiposque se calibran y con las normas o ensayos que siguen.

Asimismo, el laboratorio dispondrá de los equiposnecesarios debidamente calibrados e identificados,manteniéndolos en perfectas condiciones. El personalde los laboratorios deberá tener experiencia y formaciónsuficiente y continua para realizar los trabajos corres-pondientes. En el caso de laboratorios de alta precisiónse deberán tener en cuenta también otros factores,como vibraciones, cargas electrostáticas, etc.

Como ejemplo, un laboratorio de calibración demasas para conseguir que una balanza tenga una preci-sión de centésimas de miligramo deberá disponer de:

• Acceso de personal muy controlado (el simplehecho de abrir la puerta del laboratorio crea unacorriente de aire y una modificación de la tempe-ratura del laboratorio).

• Si el laboratorio es pequeño, la temperatura quedesprende el personal puede modificar la del pro-pio laboratorio, por tanto estará limitado el núme-ro de personas durante un ensayo.

• La variación de las condiciones climáticas dellaboratorio deben ser muy pequeñas y estar per-fectamente controladas para poder aplicar los cál-culos correspondientes (por ejemplo, para calcularel empuje del aire).

• La balanza deberá estar perfectamente nivelada,asentada, y procurar que el plato de carga no sedeforme (con cualquiera de estas anomalías nosabremos realmente si lo que se carga es realmen-te el valor que indica).

• El equipo deberá estar colocado en una base losuficientemente pesada, rígida y aislada para que

nada del exterior le pueda afectar, por ejemplo,una vibración producida por el paso de un camióno el caminar de una persona en el laboratorio.

• La balanza deberá estar dentro de un recintocerrado dentro del propio laboratorio (la propiaclimatización o un pequeño movimiento del per-sonal crea una corriente de aire).

• En el caso de que la balanza sea electrónica, sedeberán controlar y aislar las posibles perturbacio-nes eléctricas, electromagnéticas, etc. Un teléfonomóvil e incluso un sistema de alumbrado portubos fluorescentes puede producir interferencias.Si el laboratorio está cerca de un emisor de ondas,como puede ser una antena repetidora de telefo-nía o televisión, puede ocurrir lo mismo.

• Procurar tener automatizado el sistema de aplica-ción de carga. Con esto se reducirá el tiempo emple-ado por el operario al manipular el sistema y lasposibles perturbaciones que se pueden producirincluso por la respiración del propio operario.

• Colocar las pesas con útiles que no desprendanmaterial y que no las dañen o marquen. Si no sonpesas de muy alta precisión se pueden colocar conguantes o materiales que no afecten a la medida.

Ejemplo de balanza de alta precisión (dispone de un sistema de doble campana para proteger a la carga que

se ponga en la balanza)



Por tanto, se deberán tener en cuenta influenciassimilares al ejemplo especificado, que puedan afectar alsistema de medida en cualquier laboratorio, sea de lamagnitud que sea.

RegulacionesComo hemos comentado anteriormente, en metro-

logía se utilizan una serie de normas, guías o recomen-daciones. Existen unas a nivel mundial, otras a nivelcontinental y otras a nivel nacional, e incluso a nivelcomunidad autónoma. Por lo general, éstas son realiza-das por los organismos nacionales de normalización opor el personal de los centros nacionales de metrologíade la magnitud correspondiente.

El objetivo de estas normas y guías es el de crearunas pautas a seguir con el fin de disponer de un reco-nocimiento y validez dentro del ámbito donde han sidocreadas. Continuamente se realiza la puesta al día de lasnormas, guías o recomendaciones correspondientes a

cada magnitud. Por ejemplo, debido a la continua evo-lución de la informática, es imprescindible la actualiza-ción de una guía de certificación de software de unabáscula electrónica.

Lo mismo ocurre con las normas y procedimientosque hay que realizar para los nuevos instrumentos quese van creando y desarrollando, como pueden ser loscinemómetros, los etilómetros, los medidores de gases olos frenómetros de las ITV.

La creación, revisión y actualización de las normas,guías o recomendaciones necesarias para el correctocumplimiento de las pautas correspondientes, conllevaun enorme trabajo, reuniones continuas y realizar viajescon bastante frecuencia.

Por último, agradecer al Centro Español de Metrolo-gía toda la información aportada para poder realizareste artículo y a los profesionales de este sector por sudedicación y aportación.



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