Metrologia Fisica Basica I (1)

8/17/2019 Metrologia Fisica Basica I (1)

1/74

© Derechos reservados CENAM

Pág 1/144

Fundamentos deFundamentos deFundamentos deFundamentos de

Metrología Física Metrología Física Metrología Física Metrología Física

Fundamentos deFundamentos deFundamentos deFundamentos de

Metrología Física Metrología Física Metrología Física Metrología Física

M. En C. Arquímedes Ruiz Orozco

Correo electrónico: [email protected] ; Tel: (442) 2 11 05 57

Coordinador Científico de la Dirección de Metrología Física

Centro Nacional de Metrología- CENAM, México


2/74


3/74


Pág 3/144

Tema 1.1 IntroducciónTema 1.1 Introducción


4/74


Pág 4/144

Objetivo

Identificar los conceptos básicos de lametrología y la estimación de la incertidumbrenecesarios para comprender los procesos demedición e interpretar sus resultados.

Unidad: Fundamentos de Metrología Física1.1 Introducción


5/74


Pág 5/144

Objetivos específicosComprenderá utilidad de la metrología y su impacto en lasactividades sociales, comerciales, etc.

Interpretará los conceptos básicos de las mediciones, incluyendo

la terminología aceptada en los ámbitos nacional e internacional.Identificará la estructura de los sistemas metrológicos nacional einternacional.

Utilizará adecuadamente el Sistema Internacional de Unidades

(S.I.)Interpretará la información contenida en un Certificado deCalibración

Unidad: Fundamentos de Metrología Física1.1 Introducción


6/74


7/74


Pág 7/144

IntroducciónDesde el uso del juicio y razonamiento las mediciones han sido

un aspecto fundamental en las decisiones del ser humano. Estecapítulo contiene elementos que permiten hacer una reflexión

sobre las mediciones en la vida diaria, el impacto en el comercio y

en la industria.

Objetivo

Al concluir el capítulo el participante conocerá la importancia de

las mediciones en diferentes campos científicos, tecnológicos,

ambientales, industriales, económicos y de calidad.


8/74


Pág 8/144

Tema 1.2 Importancia de las

mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria


mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria


9/74


Pág 9/144

El contacto conlas medicioneses cotidiano...

Incluso desde antesde nacer.

1.2 Importancia de las mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria


10/74


Pág 10/144

Se mide al comprar ovender.

Al comprargasolina ycombustibles.

En los medidores de

consumo eléctrico,de agua, de gas.



11/74


Pág 11/144

Se empieza a conocer unconcepto cuando se cuantifica.

La naturaleza nos impideconocer con certeza

absoluta el valorverdadero de una

magnitud; siempre nos

quedamos conincertidumbre.



12/74


Pág 12/144


mediciones1.2.2 Las mediciones en la empresa


mediciones1.2.2 Las mediciones en la empresa


13/74


Pág 13/144

1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa

Ejercicio en equipo


14/74


Pág 14/144

Respecto a la medición dehidrocarburos, algunos ejemplosson:

•Flujo de gas•Flujo de aceite•Presión•Temperatura•Densidad

•Viscosidad•Volumen

En el laboratorio en calidad deMedio Ambiente, algunosejemplos son:

•Agua y Sedimentos

•Sólidos•Azufre•Espectrofotometría•Cromatografía.


CANTIDAD

CALIDAD


15/74


Pág 15/144

CalidadGrado en el que

un conjunto decaracterísticasinherentescumple con losrequisitos.

PLANEAR HACER

VERIFICARAJUSTAR

MEJORA

CONTINUA

MEJORA

CONTINUA

La ruta a la calidad ISO 9001:2008



16/74


Pág 16/144

Requisitos internacionales para lasmediciones


•SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA CALIDAD•Punto 7.6 Control de los equipos de seguimiento y de medición

ISO 9001:2008 (NMX-CC-9001-IMNC-2008)

•REQUISITOS GENERALES PARA LA COMPETENCIA DE LOSLABORATORIOS DE ENSAYO Y CALIBRACIÓN

ISO/IEC 17025:2005 (NMX-EC-17025-IMNC-2006)

•SISTEMAS DE GESTIÓN DE LAS MEDICIONES −−−− Requisitos paralos procesos de medición y los equipos de medición

ISO 10012:2003 (NMX-CC-10012-IMNC-2004)


17/74


Pág 17/144

ISO 9001:2008

NMX-CC-9001-IMNC-2008

7.6 Control de los equipos de seguimiento y de medición.

La organización debe determinar las actividades de medición yseguimiento. . . para proporcionar la evidencia de laconformidad del producto con los requisitos especificados.

Los equipos de medición deben:

Calibrarse o verificarse a intervalos específicos o antes desu uso, contra patrones de medición trazables a patronesnacionales o internacionales.

Protegerse contra ajustes que puedan invalidar el resultadode la medida.



18/74


Pág 18/144

ISO/IEC 17025:2005

NMX-EC-17025-IMNC-2006

5.5 Equipo.

Que sea capaz de lograr la exactitud requerida.

Programas de calibración o verificación para el equipo(incluye ensayos, calibración y muestreo) antes de serutilizado.

5.6 Trazabilidad.

Asegurar la trazabilidad a las unidades del SistemaInternacional de unidades.

Requisitos generales para la competencia de loslaboratorios de ensayo y calibración:



19/74


Pág 19/144

ISO 10012:2003

NMX-CC-10012-IMNC-2004

Sistemas de gestión de las mediciones −−−− Requisitos para losprocesos de medición y los equipos de medición:

Asegurar que el equipo y los

procesos de medición sonadecuados para su uso previstopara alcanzar objetivos decalidad y gestionar el riesgo deobtener resultados de mediciónincorrectos.



20/74


Pág 20/144

Medir bien

Aumenta la confianza de los clientes.

Permite asegurar la calidad del producto

disminuyendo los costos de no-calidad. Apoya objetivamente las decisiones de mejora.

Aumenta la eficiencia en el uso de recursos.

Facilita la comparación en caso de controversia.



21/74


Pág 21/144

Tema 1.2 Importancia de lasmediciones

1.2.3 La metrología en el ComercioNacional

Tema 1.2 Importancia de lasmediciones

1.2.3 La metrología en el ComercioNacional


22/74


Pág 22/144

Metrología y el comercio

• Sistema general de unidades de medida.

• Requisitos para fabricación, importación,reparación, venta, verificación y uso de losinstrumentos para medir.

• Obligatoriedad de la medición entransacciones, indicar contenido neto.

Ley Federal sobre Metrología y Normalización

1.2 Importancia de las mediciones1.2.3 La metrología en el Comercio Nacional


23/74


Pág 23/144

Artículo 15 (LFMN)

En toda transacción comercial, industrial ode servicios que se efectúe a base de

cantidad, ésta deberá medirse utilizando

los instrumentos de medir adecuados...

Metrología y el comercio



24/74


25/74


Pág 25/144

Para cumplir cada uno de los objetivos, se han identificado los sectoresindustriales o sociales a los que debe ir dirigida la acción del INM:

B. Tecnología de medicionespara la calidad,productividad ycompetitividad industrial

A. Metrología para protecciónde la salud, seguridad ymedio ambiente, paraincrementar la calidad devida

C. Metrología paraequidad en lastransaccionescomerciales

1. Sector Salud

2. Sector Alimentario3. Sector Trabajo4. Sector Medio Ambiente

5. Sector MM-Automotriz-Aeronáutico6. Sector Eléctrico-Electrónico-TICs7. Sector Petrolero y Derivados

8. Sector Agro-Pecuario-Industrial

9. Sector Comercial: Cantidad - Calidad

10. Sector Servicios: Cantidad - Calidad


26/74


Pág 26/144

Jerarquía de documentos


Jerarquía mayor alusar documento paraalguna aplicación

Menor jerarquía


27/74


Pág 27/144

Tema 1.3 Términos

básicos de metrología

Tema 1.3 Términos

básicos de metrología


28/74


Pág 28/144

En todos los campos del conocimiento existen términos con los

que es necesario familiarizarse para el adecuado entendimiento y

aplicación. La metrología no es la excepción. En este capítulo se

presentan los conceptos básicos relacionados con la medición de

acuerdo con la NMX-Z-055-IMNC-2009.

Introducción

Objetivo

Al concluir el capítulo el participante contará con los

conceptos básicos relacionado con la medición y que serárelevante para una mejor comprensión del curso así como

un mejor entendimiento con aquellos que se desarrollan en

el campo.


29/74


Pág 29/144

1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?

1.3.2 Resultado de una medición.

1.3.3 Características e incertidumbre de

las mediciones.

Contenido


30/74


Pág 30/144

Tema 1.3 Términos básicos demetrología





31/74


Pág 31/144

¿Qué es metrología?

Metrología“Ciencia de la Medición y sus aplicaciones”

MediciónProceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores quepuedan atribuirse razonablemente a unamagnitud.

Aspectos teóricos.Aspectos técnicos.

Aspectos legales.

1.3 Términos básicos de metrología1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?


32/74


Pág 32/144

Magnitud

Propiedad de un fenómeno, de un cuerpo o de una sustancia quese puede expresar mediante un número y una referencia.

¿Qué es lo que medimos?

Volumen,

flujo,

presión,temperatura,

densidad..



33/74


Pág 33/144

¿Qué es lo que medimos?

Mensurando

Magnitud que se desea medir.

Volumen de un tanque definido a unatemperatura de 20 ºC.



34/74


Pág 34/144

¿Cómomedimos?

Mensurando


35/74


Pág 35/144

Magnitud de entrada en un modelo de mediciónMagnitud de entrada

Magnitud que debe ser medida, o magnitud, cuyo valorpuede obtenerse de otra manera, para calcular un valormedido de un mensurando.

¿Cómomedimos?

Ej.: Volumen de un cilindro: V = (π/4)d 2h

Magnitudes de entrada,p. ej. obtenidas con unvernier.



36/74


Pág 36/144

Magnitud de influenciaMagnitud que, en una medición directa, no afecta a lamagnitud que realmente se está midiendo, pero sí afectaa la relación entre la indicación y el resultado demedición.

¿Cómo

medimos?

Temperatura en la medición de volumen de un

tanque.



37/74


Pág 37/144

¿Cómomedimos?

Principio de mediciónFenómeno que sirve como base de una medición.

Generalmente descrito en libros.

Método de mediciónDescripción genérica de la secuencia lógica de

operaciones utilizadas en una medición.

Generalmente descrito en normas.Procedimiento de mediciónDescripción detallada de una medición conforme auno o más principios de medicióny a un método de medición dado, basado en un

modelo de medición y que incluye loscálculos necesarios para obtener un resultado demedición.Generalmente escrito por el usuario y basado en unanorma.


38/74


Pág 38/144


1.3.2 Resultado de una medición




39/74


Pág 39/144

1.3.2Resultado

de unamedición

(12)(11)

(8)(6)

(5)(2)

(9)

(10)

(13)

(15)

(7)(4)(3)

(14)

(1)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

Longitud de Onda (nm)

T r a n s m i t a n c i a ( % )

Valor

Lecturas del instrumento bajo calibración Error (lectura instrumento – valor patrón)

medido por el

patrón

serie 1

Ascenso

serie 2

Descenso

serie 3

Ascenso

serie 1

Ascenso

serie 2

Descenso

serie 3

Ascenso

kPa mbar mbar mbar mbar mbar mbar

0.00 0 0 0 0 0 0

20.00 202 199 201 2 -1 1

40.00 403 398 402 3 -2 2

60.00 604 597 603 4 -3 3

80.00 802 798 801 2 -2 1

100.00 1 001 999 1 000 1 -1 0

Conjunto de valores de una magnitud atribuidos a unmensurando, acompañados de cualquier otra informaciónrelevante disponible.


40/74


Pág 40/144

Error aleatorio de mediciónComponente del error de medición que, en medicionesrepetidas, varía de manera impredecible. Este error nuncapuede ser identificado.

Error de medición(Error)

Diferencia entre un valor medición de unamagnitud y un valor de referencia.

Error sistemático de medición

Componente del error de medición que, en medicionesrepetidas, permanece constante o varía de manerapredecible. Por complejo que sea, este error siemprepuede ser identificado.



41/74


Pág 41/144

CorrecciónCompensación de un efecto sistemático estimado.

1.3 Términos básicos de metrología1.3.2 Resultado de una medición


42/74


Pág 42/144


1.3.3 Características e incertidumbre delas mediciones


1.3.3 Características e incertidumbre delas mediciones


43/74


Pág 43/144

Características de las mediciones

Exactitud de medición(Exactitud)

Proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de unmensurando.

CUALITATIVOS

1.3 Términos básicos de metrología1.3.3 Características e incertidumbre de las mediciones

Veracidad de medida(Veracidad)Proximidad entre la media de un número infinito de valoresmedidos repetidos y un valor de referencia..


44/74


Pág 44/144

Características de las mediciones

Incertidumbre de mediciónParámetro no-negativo que caracteriza la dispersión de losvalores atribuidos a un mensurando, a partir de lainformación que se utiliza.

Precisión de mediciónProximidad entre las indicaciones o los valores medidos

obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto ode objetos similares, bajo condiciones especificadas.

CUANTITATIVOS



45/74


Pág 45/144

Incertidumbre de medición


No es posibleconocer con

certeza absolutael valor

verdadero de unamagnitud.

Siempre nos

quedamos conincertidumbre.

La incertidumbre

se estima, no esunacuantificaciónexacta. Por lo

tanto esincorrecto decir

que 'se calcula'

El nivel deincertidumbre

apropiadodepende del uso

intencionado.


46/74


Pág 46/144

Caracte-rísticasde las

medicio-nes

Resultado nocorregido

Dispersión porerrores aleatorios

“Valor verdadero”

IncertidumbreResultado corregido

Corrección(sesgo)

Mensurando



47/74


Pág 47/144

Tema 1.4 Sistema

Internacional de unidades

Tema 1.4 Sistema

Internacional de unidades


48/74


Pág 48/144

En este capítulo se dará a conocer el Sistema Internacional deunidades (SI) y las normas nacionales e internacionales

relacionadas con las magnitudes, sus unidades y la forma correcta

de escribirlas,

ObjetivoEl participante identificará las unidades de base del Sistema

Internacional de Unidades, las unidades derivadas, las reglas yrecomendaciones más comunes para su uso, con la finalidad de

expresar correctamente los resultados de mediciones.

Introducción


49/74


Pág 49/144

Obligatoriedad del S.I.

Artículo 5 (LFMN)

En los Estados Unidos Mexicanos el Sistema General de

Unidades de Medida es el único legal y de uso obligatorio.

El Sistema General de Unidades de Medida se integra, entre

otras, con las unidades básicas del Sistema Internacional de

Unidades, así como con las suplementarias, las derivadas

de las unidades base y los múltiplos y submúltiplos de todas

ellas, que apruebe la Conferencia General de Pesas y

Medidas y se prevean en normas oficiales mexicanas.

1.4 Sistema Internacional deUnidades


50/74


Pág 50/144

1.4.1 ¿Qué es la unidad y su símbolo?1.4.2 Unidades de base.

1.4.3 Unidades derivadas.

1.4.4 Unidades que no son del SI.

1.4.5 La nomenclatura de la metrología.

Contenido


51/74


52/74


53/74


54/74


Pág 54/144

Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades

1.4.2 Unidades del S.I. de base


1.4.2 Unidades del S.I. de base


55/74


Pág 55/144

1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.2 Unidades del S.I. de base


56/74


Pág 56/144


1.4.3 Unidades derivadas


1.4.3 Unidades derivadas


57/74


Pág 57/144

Unidades derivadasEstas unidades se forman por combinaciones simples de lasunidades del SI de base de acuerdo con las leyes de la física.

1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.3 Unidades derivadas


59/74


Pág 59/144


1.4.4 Unidades que NO son del S.I.


1.4.4 Unidades que NO son del S.I.



60/74


Pág 60/144

Unidades que NO son del SI

. . . pero que se conservan parautilizarse con el mismo.

1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.4 Unidades que NO son del S.I.



61/74


Pág 61/144

. . . pero pueden utilizarse temporalmente.

Unidades que NO son del SI




62/74


Pág 62/144

. . . y no deben utilizarse en conjunto con el SI.Unidades que NO son del SI




63/74


Pág 63/144


1.4.5 La nomenclatura de la metrología


1.4.5 La nomenclatura de la metrología



64/74

Pág 64/144

1.4.5 La nomenclatura de la metrologíaPrefijos del SI

Estos son algunos de los prefijos y sussímbolos aprobados por la CGPM.

Nombre

tera

giga

mega

kilo

hecto

deca

Valor

1012

109

106

1 000

100

10

Símbolo

T

G

M

k

h

da

Símbolo

p

n

µ

m

c

d

Valor

10-12

10-9

10-6

0.001

0.01

0.1

Nombre

pico

nano

micro

mili

centi

deci



65/74

Pág 65/144

Los símbolos de las unidades deben escribirse encaracteres romanos rectos, no en caracteres oblicuos nicon letras cursivas.

m, kg m , kg .

El símbolo de la unidades debe escribirse conminúscula a excepción hecha de las que sederivan de nombres propios.

No utilizar abreviaturas.m, s, A, Pa seg, Amp.

1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.5 La nomenclatura de la metrología



66/74

Pág 66/144

En los símbolos de las unidades, no debe hacerse lasustitución de una mayúscula por una minúsculaya que puede cambiar el significado.

5 km 5 Km

Los símbolos de las unidades se escriben sin punto final

y no deben pluralizarse para no utilizar la letra s quepor otra parte representa al segundo.

50 mm 50 mms.




67/74

Pág 67/144

Las unidades no se deben representar por sus símboloscuando se escribe con letras su valor numérico.

Cincuenta kilómetros cincuenta km

Celsius es el único nombre de unidad que se escribesiempre con mayúscula, los demás siempre deben

escribirse con minúscula, exceptuando cuando seaprincipio de una frase.




68/74

Pág 68/144

En la CGPM, octubre de 2003, se aceptó el uso del puntoo la coma, de acuerdo con el uso de cada país.

En México, oficialmente el signo decimal debe ser una coma sobre lalínea (,) o un punto sobre la línea (.). Si la magnitud de un númeroes menor que la unidad, el signo decimal debe ser precedido porun cero.

Los números pueden ser separados por un pequeñoespacio (nunca comas o puntos) en grupos de tres, aizquierda y derecha del signo decimal.

1 970,022 5 ó 1 970.022 5

0,690 924 ó 0.690 924




69/74

Pág 69/144

Los símbolos de las magnitudes son generalmente letrasdel alfabeto latino o griego, algunas veces consubíndices u otros signos. Estos símbolos deben estar escritos en caracteres itálicos (inclinados).

masa: M M

No utilizar los símbolos de las unidades,para describir los símbolos de lasmagnitudes.

M , V , n g, m3, mol



70/74



71/74

Pág 71/144

Tema 1.5 Característicasde los instrumentos de

medición

Tema 1.5 Característicasde los instrumentos de

medición



72/74

Pág 72/144

En este capítulo se revisarán los conceptos más importantes

relacionados con las características metrológicas de los

instrumentos de medida.

También aquí, serán discutidos algunos conceptos vinculados a la

confirmación metrológica.

ObjetivoEl participante identificará las principales cualidades

metrológicas de los instrumentos de medición y conocerá laimportancia de confirmar que éstos tienen un desempeño

adecuado para las aplicaciones a las que sean destinados.

Introducción



73/74

Pág 73/144

Contenido

1.5.1 Características de los instrumentos.

1.5.2 Confirmación metrológica.



74/74

Pág 74/144

Tema 1.5 Características de losinstrumentos de medición

1.5.1 Características de losinstrumentos

Tema 1.5 Características de losinstrumentos de medición

1.5.1 Características de losinstrumentos

Metrologia Fisica Basica I (1)

Documents

Transcript of Metrologia Fisica Basica I (1)