Conceptos Fundamentales en Metrología y Medición
Definiciones Clave
La metrología es una ciencia esencial en diversos campos, desde la investigación científica hasta la producción industrial. A continuación, se presentan los conceptos fundamentales para comprenderla:
Metrología
Es la ciencia que trata la medición de las diferentes magnitudes, los sistemas de unidades y establece requisitos para la fabricación de los instrumentos de medida.
Medición
Es un procedimiento en el cual se compara una cantidad desconocida con un estándar conocido. Se determina una magnitud comparando su extensión con otra de igual clase de magnitud, que es la unidad, para ver cuántas veces una contiene a la otra.
Metrotecnia
Es la metrología aplicada a la industria técnica, que aborda temas como el conocimiento de los instrumentos de medida, las instrucciones para su correcto manejo, la conservación y mantenimiento, y las pautas para realizar las mediciones.
Magnitud Física
Es aquella característica observable y medible de un fenómeno o cuerpo, caracterizada por su naturaleza, su unidad y su valor numérico o medida.
Infraestructura y Estándares
Laboratorio de Metrología
Para evitar fallos o incertidumbres, como los relacionados con la precisión de los instrumentos, un laboratorio de metrología se encuentra en un edificio aislado del exterior, controlando factores como la humedad, temperatura, circulación del aire, polvo, ruido, alumbrado y vibraciones. Se compone de tres partes principales:
- Grupo de Medición
- Grupo de Calibración
- Grupo de Estudio
Patrón
Es aquel objeto, instrumento o fenómeno físico que permite materializar y reproducir las unidades de medida o sus múltiplos y submúltiplos. Nos referimos a un patrón para controlar la exactitud de los resultados dados por un aparato de medida. La exactitud de un resultado de medida es la concordancia entre el valor obtenido y el valor verdadero de la magnitud medida.
Métodos y Características de la Medición
Métodos de Medida
Es el conjunto de operaciones teóricas y prácticas que intervienen en la realización de las mediciones según un determinado principio. Puede ser:
- Medida Absoluta: Donde obtenemos un valor de forma directa o indirecta.
- Método Diferencial o por Comparación: En el que utilizamos bloques patrón.
- Medida Indirecta.
Campo de Medida
Intervalo de valores que puede tomar la magnitud a medir con un instrumento, de manera que el error de medida, operando dentro de las condiciones de empleo, sea inferior al máximo especificado para el instrumento. Un aparato puede tener varios campos de medida.
Alcance
Valor máximo del campo de medida.
Escala
Conjunto ordenado de marcas o signos en el dispositivo indicador que representan valores de la magnitud medida.
División de Escala
Intervalo entre dos marcas o valores sucesivos de la escala. Hay instrumentos de división constante y de división variable.
Lectura
Indicación obtenida directamente de un instrumento de medida.
Resolución
El incremento mínimo de la magnitud medida que provoca en el indicador una variación claramente perceptible.
Sensibilidad
La sensibilidad de un instrumento de medida, para un valor dado de la magnitud medida, se expresa como el cociente entre el incremento observado de la variable (lectura) y el incremento correspondiente de la magnitud medida.
Precisión
Cualidad que caracteriza la aptitud de un instrumento para proporcionar indicaciones próximas al valor verdadero de la magnitud medida.
Repetibilidad
Grado de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas de la misma magnitud, obtenidos con el mismo método, por el mismo observador, con los mismos instrumentos de medida, en el mismo laboratorio y a intervalos de tiempo suficientemente cortos.
Reproducibilidad
Grado de concordancia entre los resultados de mediciones aisladas de la misma magnitud y con el mismo método, pero realizadas en condiciones diferentes.
Dispersión
Grado de separación o diseminación que presentan las observaciones o medidas de una serie. Normalmente se estima por el valor máximo absoluto de las desviaciones de dicha serie.
Reversibilidad
Diferencia en las indicaciones de un instrumento de medida cuando se mide el mismo valor de la magnitud, ya sea creciendo o decreciendo esta.
Fiabilidad
Capacidad de un elemento, servicio o proceso para realizar una función requerida bajo condiciones establecidas, durante un tiempo determinado. Generalmente se expresa mediante un número que indica la probabilidad de que se cumpla esta característica.
Calibración y Control de Calidad
Trazabilidad
Cualidad de la medida que permite referir su precisión a un patrón aceptado o especificado, mediante el conocimiento de las precisiones de los sucesivos escalones de medición a partir de dicho patrón.
Calibración
Conjunto de operaciones cuyo objeto es determinar los valores que caracterizan las incertidumbres de un patrón, instrumento o equipo de medida, y proceder a su ajuste o expresarlas mediante una tabla o curva de corrección.
Diseminación de Unidades
Proceso, en sucesivos escalones, cuyo objeto es facilitar a empresas y organismos, a partir de patrones primarios u otros aceptados como tales, patrones de nivel de precisión inferior.
Incertidumbre
En el caso de necesitar una medida de precisión, se deberá calcular un término precedido de un signo ±, conocido como incertidumbre del resultado de la medida. Este representa el valor de un intervalo, generalmente simétrico, dentro del cual se encuentra, con una alta probabilidad, el valor verdadero de la magnitud medida.
Plan de Calibración
El Plan de Calibración es la calibración sistemática y organizada del total de los instrumentos y accesorios de un centro de medición, y supone la ordenación de todos los instrumentos de mayor a menor precisión.