ASIGNATURA: Metrología y NormalizaciónTiene 4 créditos.

Objetivo general:

Utilizar diferentes instrumentos para la medición de las variables que más usualmente se presenta en los sistemas mecánicos.

Adquirir los conocimientos y habilidades necesarias para llevar acabo mediciones de presión dentro de su área de desarrollo.

UNIDAD I: Introducción y conceptos básicos de la metrología

Objetivo de la unidad: Conocerá y aplicará los conceptos básicos de las mediciones, así como las unidades más utilizadas para expresar diversos tipos de magnitudes.

Temas de la unidad I:

1.1. La metrología como ciencia.1.2. Importancia y necesidades de las mediciones (generalidades).1.3. Sistema de unidades y patrones.1.4. Conceptos de medida, precisión y exactitud.1.5. Sensibilidad-Incertidumbre1.6. Errores en las mediciones1.7. Calibración, verificación de los instrumentos de medición

Metrología Es la ciencia de las medidas

De acuerdo con sus raíces la metrología está relacionada con todos y cada una de las actividades de la humanidad.

Ayuda a todas las ciencias existentes para facilitar su entendimiento, aplicación, evaluación y desarrollo.

Está ligada al hombre desde su creación o aparición sobre la paz de la tierra.

La metrología se fundamenta en: siete unidades y dos suplementarias.

Longitud Metro = (m) Masa Kilogramo = (kg) Tiempo Segundo = (s) Corriente eléctrica Ampere = (A) Temperatura Grados centígrados = (C°) Calidad de sustancia Mol o mole = (Mol) Intensidad luminosa Candela = (cd)

Unidades suplementarias Ángulo plano Radián = (rad) Ángulo sólido Estereorradián = (sr)

Metrón = Medidas

Logos = Tratados

Definición de metrología:

Es la ciencia que tiene por objeto el estudio de las propiedades medibles, las escalas de medida, los sistemas de unidades, los métodos y técnicas de medición, así como la valoración de la calidad de las mediciones y su mejora constante, facilitando el progreso científico , y el desarrollo tecnológico, el bienestar social y la calidad de vida.

La metrología se divide en tres categorías:

a) Metrología científica.b) Metrología industrial o dimensional.c) Metrología legal.

Metrología científica: se ocupa de la organización y el desarrollo de los patrones de medida y de su mantenimiento.

Metrología industrial o dimensional: se encarga de asegurar el adecuado funcionamiento de los instrumentos de medición empleados en la industria y en los procesos de producción y verificación.

Metrología legal: se ocupa de aquellas mediciones que incluyen sobre la transparencia de las transacciones comerciales, la salud y la seguridad de los ciudadanos.

LA METROLOGÍA COMO CIENCIA

Tiene como objetivo: el estudio de los sistemas de medida en cualquier campo de la ciencia.También tiene como objetivo: indirecto que se cumple con la calidad.

Los físicos y las industrias: utilizan gran variedad de los instrumentos para llevar a cabo sus mediciones.

Por otra parte la metrología: es parte fundamental de lo que en los países industrializados se conoce como infraestructura nacional de calidad, compuesto además por las actividades de normalización, ensayos, certificación y acreditación, que a su vez son dependientes de las actividades metrológicas que aseguran la exactitud de las mediciones que se efectúan en los ensayos.

LA IMPORTANCIA Y NECESIDADES DE LAS MEDICIONES (GENERALES)

Las mediciones juegan un papel importante en la vida diaria de las personas se encuentran en cualquiera de las actividades, desde la estimación a simple vista de una distancia, hasta un proceso de control o la investigación básica.

La metrología es la ciencia más antigua del mundo y el conocimiento sobre su explicación es una necesidad fundamental en la práctica de todas las profesiones con sustrato científico y a que la medición permite conocer la forma cuantitativa, las propiedades físicas y químicas de los objetos.

INVESTIGAR: Patrones de medida (sistema internacional).

PATRONES DE MEDIDA

Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medir magnitudes.

Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema métrico sólo las unidades básicas tienen patrones de medidas.

Los patrones nunca varían su valor. Aunque han ido evolucionando, porque los anteriores establecidos eran variables y, se establecieron otros diferentes considerados invariables.

De todos los patrones del sistema métrico, sólo existe la muestra material de uno, es el kilogramo, conservado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. De ese patrón se han hecho varias copias para varios países.

Un ejemplo de patrones de medida son:

SISTEMAS DE UNIDADES

Un sistema de unidades es un conjunto de unidades confiables uniformes y adecuadamente definidas que sirven para satisfacer las necesidades de medida.

En Francia, a fines del siglo XVIII, es el primer sistema de unidades de medida: el sistema métrico. Este sistema presentaba un conjunto de unidades coherentes para las medidas de longitud, volumen, capacidad y masa y estaba hecho en dos unidades fundamentales: el metro y el kilogramo. Su variación es decimal.

Posteriormente aparecieron varios sistemas de unidades aplicables a algunas de las actividades más desarrolladas, como la de los físicos, los mecánicos, eléctricos, etc.

a) Segundob) Metroc) Amperiod) Mole) Kilogramof) Kelving) Candela

(tiempo)(longitud)(intensidad de corriente eléctrica)(cantidad de sustancia)(masa)(temperatura)(intensidad luminosa)

Esto acarreo dificultades considerables por la compleja conversión de un sistema a otro y por la utilización de un gran número de factores.

De acuerdo a la problemática que suscitaba se efectuó un análisis de los sistemas de unidades ya existentes y se adopto uno cuyas unidades fundamentales son el metro, el kilogramo y el segundo. Este sistema ahora se conoce como: sistema MKS.

El sistema MKS se acepto con ligeras modificaciones en la XII Conferencia General de Pesas y Medidas en 1960 como sistema internacional de unidades (SI).

El sistema internacional está basado en siete unidades fundamentales y dos suplementarias. Además, define 19 unidades derivadas.

Una unidad: es una cantidad autorizada de una determinada magnitud física.En general, una unidad de medida: toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades previamente definidas.

Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de base (fundamentales) mientras que las segundas se llaman derivadas y las terceras unidades se llaman submúltiplos.

Sistema de unidades inglesas

Son las unidades no métricas que se utilizan actualmente en los Estados Unidos y en muchos territorios de habla inglesa. Este sistema se deriva de la evolución de las unidades locales a través de los siglos, y de los intentos de estandarización en Inglaterra.

Las unidades mismas tienen su origen en la antigua Roma. Hoy en día, estas unidades están siendo reemplazadas por el sistema internacional de unidades, aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el alto costo de emigración ha impedido en gran medio el cambio.

Equivalencias de las unidades Inglesas:

Longitud: 1 milla: 1609m1 yarda: 0.915m1 pie: 0.305m1 pulgada: 0.0254m1 milla náutica: 1852m

Masa:1 libra: 0.454kg1 onza: 0.0283kg1 ton inglesa: 9077kg

1 yarda: 3 pies1 pie: 12 pulgadas1 libra: 16 onzas

Convertir los siguientes ejemplos:

1.- 3.718 plg a mm.

3.718 plg( 0.0254m1 plg )( 1000mm

1m )=94.43mm

2.- 3ft 3plg 32/128 a mm:1 pie = 12plg

3 ft ( 12 plg1 ft )=36 plg

32 ÷ 128 = 0.2536plg + 3plg = 39

39 plg(0.0254m1 plg )(1000mm

1m )=990.6+0.25=990.85mm

3.- El diámetro de un círculo es de 2.325plg queremos saber el área en mm2:

r=d2

r= (2.325 plg ) (0.0254m) (1000mm )2

=29.5275mm

A=π r2

A=(3.1416 ) (29.5275mm ) (29.5275mm )=2739.07mm2

CONCEPTOS DE MEDIDA, EXACTITUD Y PRECISIÓN

La medida es un proceso mediante el cual se asignan numerales a características o atributos de un objeto o proceso a través de un conjunto de reglas definidas.

Las medidas pueden ser directas o indirectas.

Directas: cuando el valor de las unidades se obtienen directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos de medir.

Indirectas: cuando para obtener el valor de la medida necesitamos compararla con alguna relación.

Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones.

Exactitud: es la concordancia del resultado de la misma comparada con el valor verdadero del objeto que está siendo medido.

Conclusión:

La medida es el resultado de medir la dimensión de un objeto, y la unidad de medida se aplica para saber el espacio que ocupa ese objeto.La precisión es cuando se realizan varias medidas de un mismo objeto y esas medidas están cerca unas a otras, aunque no cerca del valor real.La exactitud es contrario a la precisión se realizan varias medidas de un objeto, pero en este caso las medidas, están cerca del valor real.

SENSIBILIDAD – INCERTIDUMBRE

Al hacer las mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando la efectúa la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento y el mismo ambiente (repetibilidad).

Si las mediciones las hacen diferentes personas con distintos instrumentos o métodos en ambientes diferentes, entonces las variaciones en las lecturas son mayores (reproductibilidad). Esta variación puede ser relativamente grande o pequeña pero siempre existirá.

En el sentido estricto, es imposible hacer una medición totalmente exacta por lo tanto, siempre se enfrentarán errores al hacer las mediciones.

Los errores pueden ser despreciables o significativos, dependiendo entre otras circunstancias de aplicación que se les dé a la medición.

Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios de la observación, de las teorías que se apliquen, de los aparatos de medición de las condiciones ambientales y de otras causas.

Medida del error:

Es una serie de lecturas de una misma dimensión constante, la inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximos y mínimos obtenidos.

Incertidumbre=valormáximo−valormínimo

El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero.

Error absoluto=valor leído−valor convencionalmenteverdadero

Por ejemplo: Un remache cuya longitud es de 5.4mm y se mide cinco veces sucesivas, obteniéndose las siguientes lecturas:

5.5 ,5.6 ,5.5 ,5.6 ,5.3mm

La incertidumbre será:

Incertidumbre=5.6−5.3=0.3mm

Los errores absolutos de cada lectura serian:

5.5−5.4=0.1mm,5.6−5.4=0.2mm=5.5−0.1mm5.6−5.4=0.2mm,5.3−5.4=01mm

El signo nos indica si la lectura es mayor (+) o menor (-) que el valor convencionalmente verdadero.

El error absoluto tiene las mismas unidades de lectura.El error relativo es el error absoluto entre el valor convencionalmente verdadero.

Error relativo= error absolutovalor convencionalmente verdadero

Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero, entonces:

Error relativo= valor leído−valor convencionalmente verdaderovalor convencionalmente verdadero

Con frecuencia el error relativo se expresa en porcentajes multiplicando por cien.Ejemplo:

0.1/5.4 = 0.0185 = 1.85%, 0.2/5.4 = 0.037 = 3.7%0.1/5.4 = 0.0185 = 1.85%, 0.2/5.4 = 0.037 = 3.7%0.1/5.4 = 0.0185 = 1.85%

INVESTIGAR: lleva rubrica, hoja de presentación, índice e introducción. Errores en la medición. Calibración de herramientas.