Normas de medición

2.1 Introducción
La humanidad ha sido innovadora, utilizando los recursos naturales para fabricar productos que satisfacen necesidades básicas. En la Edad Media, el proceso de medición evolucionó, pero no existían normas comunes; estas dependían de la región. A medida que creció el comercio, se reconoció la necesidad de estandarización. Hoy en día, el sistema de normas de medición es esencial para la fabricación de piezas intercambiables, lo cual es fundamental para la industria manufacturera moderna.

2.2 Normas y su papel
Las mediciones deben compararse con una cantidad conocida para ser significativas. Las normas definen valores unitarios para las cantidades físicas y deben ser aceptadas internacionalmente. Además, deben ser medibles. Las normas permiten el comercio global y la intercambiabilidad de productos, garantizando la calidad. Las normas son esenciales para la consistencia, precisión y repetibilidad en las mediciones de los fabricantes.

2.3 Evolución de las normas
La necesidad de mediciones precisas ha sido reconocida desde tiempos antiguos, con normas como el codo egipcio y la yarda del rey Enrique I. La metrología, como ciencia de la medición, se desarrolló a lo largo de la historia. El sistema métrico fue adoptado por Francia en 1795 y luego por otros países. La Convención Internacional del Metro en 1875 estableció el sistema métrico como estándar global. En 1960, se introdujo el Sistema Internacional de Unidades (SI) para estandarizar aún más las mediciones.

2.7 Subdivisiones de los estándares
Los estándares de medición se dividen en cuatro grupos: primarios, secundarios, terciarios y de trabajo.
Estándares primarios: Son los más precisos y se mantienen en condiciones controladas. Se utilizan solo para comparar con estándares secundarios.
Estándares secundarios: Derivados de los primarios, se usan para comparar con estándares terciarios y proteger los primarios.
Estándares terciarios: Se usan solo como referencia y se emplean en laboratorios y talleres.
Estándares de trabajo: Son los más utilizados en talleres y laboratorios, y son menos precisos que los demás estándares, pero se derivan de estándares fundamentales.

Jerarquía de los estándares
La precisión de un estándar depende de su lugar en la jerarquía. Los estándares primarios son los más precisos y rara vez se usan directamente en las mediciones cotidianas. Los estándares de trabajo son los más comunes en las industrias, pero pueden sufrir una degradación de precisión debido a la cadena de comparación.

Importancia de la precisión
La precisión en las mediciones es crucial y debe ser rastreable a una fuente única, generalmente los estándares nacionales. Los laboratorios nacionales mantienen una estrecha relación con el BIPM para asegurar la consistencia en las mediciones globales, lo que permite que los productos fabricados en diferentes países sean compatibles.

Comparaciones entre estándares
Las comparaciones entre estándares nacionales se hacen raramente, ya que pueden degradar su precisión. Para las comparaciones frecuentes, se usan estándares de referencia nacionales y, para calibraciones, estándares de trabajo. Estos estándares de trabajo son fundamentales para el comercio internacional y la producción de productos con calidad garantizada.

Clasificación basada en el propósito
Los estándares se clasifican según su propósito: referencia, calibración, inspección y trabajo. Los estándares de referencia se usan como base para la calibración, mientras que los estándares de trabajo son los más utilizados por los operadores en la fabricación diaria.

Sistema Internacional de Unidades (SI)
En 1960, se introdujo el SI, que establece siete unidades básicas para la medición. Estas unidades están definidas de manera precisa, como el metro, que se basa en la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío. Esto proporciona un sistema uniforme para las mediciones en todo el mundo.

Estándares y comercio internacional
El reconocimiento mutuo de estándares a nivel internacional es fundamental para el comercio global. Los acuerdos de reconocimiento, como el MRA firmado en 1999, garantizan que las mediciones realizadas en diferentes países sean comparables y que los productos fabricados sean intercambiables en mercados internacionales.

Standards materiales y longitud de onda

A lo largo de la historia, se han utilizado diferentes estándares para la medición de la longitud, evolucionando desde referencias materiales hasta definiciones basadas en propiedades invariables de la luz.

Existen dos sistemas estándar para la medición lineal que han sido aceptados y adoptados mundialmente: los sistemas inglés y métrico (yarda y metro). La mayoría de los países han reconocido la importancia y las ventajas del sistema métrico, adoptando el metro como la unidad fundamental de medición lineal.

Los científicos de todo el mundo siempre han estado en la búsqueda de una unidad adecuada para la longitud, y se han realizado esfuerzos constantes para mantener la unidad de longitud constante independientemente de las condiciones ambientales. El problema con los estándares de material utilizados anteriormente era que los materiales usados para definir los estándares podían cambiar su tamaño con la temperatura y otras condiciones. Para mantener la unidad fundamental inalterada, se debía tener un gran cuidado y atención para mantener las mismas condiciones. La unidad natural e invariable para la longitud se finalizó como el estándar primario cuando descubrieron que la longitud de onda de la luz monocromática no se veía afectada por las condiciones ambientales. Puderon expresar fácilmente la yarda y el metro previamente definidos en términos de la longitud de onda de la luz.
La yarda o el metro se definen como la distancia entre dos líneas grabadas en una barra de metal mantenida bajo ciertas condiciones de temperatura y soporte. Estas son normas legales de línea y están reguladas por la Ley del Parlamento para su uso.

Evolución de los Standards

1. Estándares Materiales
   • Se establecieron dos sistemas principales: el sistema inglés (yardas) y el sistema métrico (metros).
   • La yarda imperial fue un estándar legal desde 1853 hasta 1960, basada en una barra de bronce con incrustaciones de oro.
   • El metro internacional fue definido en 1875 como la distancia entre dos marcas en una barra de platino-iridio a 0 °C.
2. Estándar de Longitud de Onda (1960)
   • Se definió el metro en función de 1,650,763.73 longitudes de onda de la radiación roja-naranja del kriptón-86 en el vacío.
   • Eliminó la dependencia de un estándar físico, aumentando la precisión y reproducibilidad.
3. Metro Moderno (1983)
   • Redefinido en la 17ª Conferencia General de Pesas y Medidas como la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299,792,458 segundos.
   • Se realiza en la práctica con un láser de helio-neón estabilizado con yodo, con una precisión de 3 partes en 10¹¹.

Ventajas de los Estándares de Longitud de onda

• Precisión y estabilidad: La evolución hacia la definición basada en la luz ha eliminado variaciones debidas a condiciones ambientales.
• Reproducibilidad: El metro moderno puede replicarse en cualquier laboratorio con tecnología adecuada.
• Accesibilidad: Cualquier país puede implementar el estándar sin depender de un objeto físico central.
• Compatibilidad internacional: Facilita el comercio y la investigación científica al usar un sistema unificado.

Desventajas de los Estándares Materiales

1. Variabilidad ambiental: Cambios de temperatura, presión y humedad afectan su longitud.
2. Dificultad de conservación: Requieren condiciones especiales de almacenamiento y seguridad.
3. Limitación geográfica: No es posible distribuir copias exactas en todo el mundo.
4. Dificultad en la verificación: La comparación entre distintos estándares materiales introduce errores.

La transición de los estándares materiales a los basados en la luz ha permitido mejorar la exactitud y la aplicabilidad universal de las mediciones de longitud.