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. 

Standards de medición

 **2.1 INTRODUCCIÓN**  

Los seres humanos siempre han sido innovadores y han explotado los recursos naturales de la tierra para fabricar productos y dispositivos que satisfacen sus necesidades y deseos básicos. Siempre han experimentado con la forma, el tamaño y el rendimiento de los productos que han inventado. Durante el período medieval, el proceso de medición experimentó una evolución y las personas aceptaron el proceso en oficios específicos, pero no se establecieron normas comunes. Generalmente, estas normas de medición dependían de la región, y a medida que crecían el comercio y el intercambio, también se reconocía la necesidad de la estandarización. De hecho, sería imposible imaginar el mundo moderno actual sin un buen sistema de normas de medición.  

La producción en masa, una idea generada durante la última revolución industrial, se ha vuelto muy popular y sinónimo de la industria manufacturera actual, y una necesidad para la fabricación de piezas idénticas. Hoy en día, casi todas las unidades de fabricación practican el principio de intercambiabilidad de fabricación. Para lograr la intercambiabilidad total de la fabricación en las industrias, es esencial tener un sistema de medición que pueda definir adecuadamente las características de los componentes/productos con la precisión requerida.

**2.2 NORMAS Y SU PAPEL**  

Para que las mediciones sean un ejercicio significativo, es muy esencial hacer algún tipo de comparación con una cantidad conocida. Es necesario definir un valor unitario de cualquier cantidad física bajo consideración de manera que sea aceptado internacionalmente. No basta con definir solo estos valores unitarios de las cantidades físicas; también deben ser medibles. Una norma se define como el valor fundamental de cualquier cantidad física conocida, tal como lo establece una organización nacional e internacional de autoridad, y que puede ser reproducida. Las unidades fundamentales de las cantidades físicas como longitud, masa, tiempo y temperatura forman la base para establecer un sistema de medición.  

En el mundo actual de la globalización, es imposible realizar intercambios comerciales a nivel nacional e internacional sin normas. De hecho, un buen sistema de normas es esencial para un comercio justo internacional; también ayuda a lograr la intercambiabilidad total de la fabricación. Cumplir con normas aceptadas globalmente permite al fabricante convencer a los clientes sobre la calidad del producto.  

Las normas juegan un papel vital para los fabricantes de todo el mundo en la consecución de consistencia, precisión, exactitud y repetibilidad en las mediciones, y en el apoyo del sistema que permite a los fabricantes realizar dichas mediciones.

**2.3 EVOLUCIÓN DE LAS NORMAS**  

La necesidad de mediciones precisas ha sido reconocida por los seres humanos desde tiempos remotos, lo cual es evidente en la historia de las normas. Las normas de longitud fueron una de las primeras establecidas por los seres humanos. Un breve vistazo a la historia revela los siguientes hechos interesantes. El codo egipcio fue la primera norma de longitud registrada: la longitud del antebrazo del faraón más el ancho de su palma. El codo real fue la primera norma maestra hecha de granito negro, que se utilizó en la construcción de las pirámides egipcias. La longitud real del pie del monarca griego se definió como un pie. El rey Enrique I decretó que la longitud desde la punta de la nariz hasta el final del dedo medio, cuando el brazo está completamente estirado, fuera considerada una yarda.  

Uno de los requisitos importantes para el progreso de la ciencia es dominar la ciencia de la medición. Cualquier avance logrado en la fabricación y otros sectores comerciales en el ámbito internacional requiere que las actividades a altos niveles científicos y técnicos se realicen gracias al progreso en la metrología. Además, la automatización en las industrias manufactureras exige un nivel muy alto de precisión, exactitud y confiabilidad. Es pertinente mencionar aquí que el conocimiento de los seres humanos sobre la naturaleza y el universo, su adaptabilidad al propósito y su capacidad para medir con precisión, proporciona la base para la ciencia de la metrología.  

El sistema métrico, que fue aceptado por Francia en 1795, coexistió con las unidades medievales hasta 1840, cuando se declaró como el sistema exclusivo de pesos y medidas. En 1798, Eli Whitney introdujo el concepto de fabricar componentes intercambiables para ensamblar armas. Esto condujo al desarrollo de la estandarización de las actividades de fabricación para lograr la intercambiabilidad. Basado en una investigación de 4 años, John Quincy Adams presentó en 1821 un informe sobre el sistema métrico y la modernización de nuestro sistema de medición al Congreso de los Estados Unidos. Destacando la importancia de la medición en su informe, afirmó: “Los pesos y las medidas pueden considerarse entre las necesidades de la vida de cada individuo de la sociedad humana. Entrarán en los arreglos económicos y las preocupaciones diarias de cada familia. Son necesarias para cada ocupación de la industria humana; para la distribución y seguridad de toda clase de propiedad; para cada transacción de comercio y comercio; para los trabajos del agricultor; para la destreza del artesano; para los estudios del filósofo; para las investigaciones del anticuario; para la navegación del marinero, y las marchas del soldado; para todos los intercambios de paz y todas las operaciones de guerra. El conocimiento de ellos, tal como se usa habitualmente, es uno de los primeros elementos de educación, y a menudo lo aprenden aquellos que no aprenden nada más, ni siquiera a leer y escribir. Este conocimiento se fija en la memoria por la aplicación habitual en los trabajos de los hombres a lo largo de la vida”.  

Para 1860, con el fin de mantenerse al ritmo de los inventos científicos, surgió la necesidad de mejores estándares métricos. En 1855, se desarrolló en Inglaterra la yarda imperial estándar, que era bastante precisa. En 1872, se desarrolló el primer prototipo internacional del metro en Francia. La Convención Internacional del Metro, que se celebró en Francia en 1875, aceptó universalmente el sistema métrico, y también se tomaron disposiciones para establecer la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en París, la cual fue firmada por 17 países. Esta convención también acordó definir con precisión las normas métricas para la masa y la longitud, y estableció mecanismos permanentes para proponer e implementar mejoras adicionales en el sistema métrico. En 1866, los EE. UU. aprobaron una ley del Congreso para emplear el sistema métrico de pesos y medidas en todos los contratos, tratos y procedimientos judiciales. En los EE. UU., desde 1893, los estándares métricos aceptados internacionalmente han servido como los estándares básicos de medición. Alrededor de 35 países, incluidos los países de Europa continental y la mayor parte de Sudamérica, adoptaron oficialmente el sistema métrico en 1900.  

Los estándares adoptados internacionalmente fueron necesarios para respaldar el rápido aumento del comercio entre los países industrializados. Esto dio lugar al establecimiento de organizaciones internacionales para la estandarización, como la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) en 1906 y la Organización Internacional de Normalización (ISO) en 1947.  

En octubre de 1960, en la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en París, los estándares métricos originales fueron redefinidos de acuerdo con los estándares de medición del siglo XX y se ideó un nuevo y simplificado sistema internacional de unidades, conocido como el sistema SI. SI significa "système international d'unités" (sistema internacional de unidades). Las siete unidades básicas establecidas bajo el sistema de unidades SI se presentan en la Tabla 2.1. La 11ª Conferencia General recomendó un nuevo estándar de longitud, conocido como el estándar de longitud por longitud de onda, según el cual, el metro se define como 16,50,763.73 × longitudes de onda de la radiación rojo-anaranjada del átomo de kriptón 86 en vacío.  

En la 17ª Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada el 20 de octubre de 1983, el metro moderno fue definido como la longitud del camino recorrido por la luz en vacío durante un intervalo de tiempo de 1/29,97,92,458 de segundo.  

En 1999, se firmó un acuerdo de reconocimiento mutuo (MRA) por el Comité de Pesas y Medidas para atender la creciente necesidad de un método abierto, transparente y completo para proporcionar a los usuarios información cuantitativa confiable sobre la comparabilidad de los servicios nacionales de metrología. También proporciona la base técnica para acuerdos más amplios negociados para el comercio internacional, el comercio y los asuntos regulatorios.  

En 1999, los directores de los Institutos Nacionales de Metrología (NMI) firmaron un MRA para los estándares nacionales de medición y para los certificados de calibración y medición emitidos por los NMI.

2.7 SUBDIVISIONES DE LOS ESTÁNDARES  

El estándar imperial de la yarda y el metro definidos en las Secciones 2.5.1 y 2.5.2 son estándares maestros que no se pueden usar para mediciones diarias. Para facilitar la medición en diferentes ubicaciones según la importancia relativa del estándar, estos se subdividen en los siguientes cuatro grupos:  

**Estándares primarios**: Para definir la unidad con precisión, debe haber un solo estándar material. Los estándares primarios se preservan cuidadosamente y se mantienen bajo condiciones atmosféricas estándar para que no cambien sus valores. Esto no tiene una aplicación directa a un problema de medición encontrado en ingeniería. Estos se utilizan solo para comparar con los estándares secundarios. La yarda internacional y el metro internacional son ejemplos de unidades estándar de longitud.  

**Estándares secundarios**: Estos se derivan de los estándares primarios y se parecen mucho a ellos en cuanto a diseño, material y longitud. Cualquier error existente en estas barras se registra mediante comparación con los estándares primarios después de largos intervalos. Estos se mantienen en diferentes ubicaciones bajo estricta supervisión y se utilizan para comparación con los estándares terciarios (solo cuando es absolutamente necesario). Sirven como protección contra la pérdida o destrucción de los estándares primarios.  

**Estándares terciarios**: Los estándares primarios y secundarios son los controles definitivos de los estándares; estos solo se utilizan con fines de referencia y solo en intervalos raros. Los estándares terciarios son estándares de referencia empleados por el NPL y se utilizan como primeros estándares de referencia en laboratorios y talleres. Estos estándares son réplicas de los estándares secundarios y generalmente se utilizan como referencias para los estándares de trabajo.  

**Estándares de trabajo**: Se utilizan con más frecuencia en talleres y laboratorios. En comparación con los otros tres estándares, los materiales utilizados para fabricar estos estándares son de menor calidad y costo. Se derivan de los estándares fundamentales y sufren de pérdida de precisión instrumental debido a la comparación sucesiva en cada nivel de la cadena jerárquica. Los estándares de trabajo incluyen tanto estándares de línea como de extremo.  

La precisión es uno de los factores más importantes a mantener y siempre debe ser rastreable a una fuente única, generalmente los estándares nacionales del país. Los laboratorios nacionales de la mayoría de los países desarrollados están en contacto estrecho con el BIPM. Esto es esencial porque, en última instancia, todas estas mediciones se comparan con los estándares desarrollados y mantenidos por los bureaus de estándares en todo el mundo. Por lo tanto, hay una garantía de que los artículos fabricados con dimensiones idénticas en diferentes países serán compatibles entre sí, lo que ayuda a mantener un comercio saludable. La Figura 2.3 muestra la clasificación jerárquica de los estándares y la Tabla 2.2 muestra una clasificación basada en el propósito.  

La precisión de un estándar particular depende de las comparaciones sucesivas de los estándares en la escalera jerárquica. Al evaluar la precisión de un estándar, también es importante considerar factores como el cuidado tomado durante la comparación, procedimiento seguido para la comparación cuando se realizó la comparación reciente, y la estabilidad del estándar particular. Es imperativo que exista una degradación de la precisión en los estándares que siguen a los estándares nacionales en la clasificación jerárquica de los estándares, como se muestra en la Figura 2.3.

Las comparaciones con los estándares nacionales rara vez se realizan, ya que las comparaciones frecuentes pueden degradar su precisión. Para las comparaciones frecuentes de los estándares de orden inferior, generalmente se utilizan estándares de referencia nacionales. Para fines de calibración, normalmente se emplean estándares de trabajo. Estos estándares de trabajo ocupan el tercer lugar en la clasificación jerárquica y a veces se les llama estándares nacionales de trabajo. Los estándares interlaboratorios y los estándares de referencia para laboratorios, que son de buena calidad, se derivan de los estándares de trabajo.

**Tabla 2.2 Clasificación de los estándares según el propósito**  

| Estándar | Propósito |  

| --------- | --------- |  

| Referencia | Referencia |  

| Calibración | Calibración de estándares de inspección y de trabajo |  

| Inspección | Usado por inspectores |  

| Estándares de trabajo | Usado por operadores |  

**Figura 2.3 Clasificación jerárquica de los estándares**  

2.5 ESTÁNDAR DE MATERIALES
Existen dos sistemas estándar de medición lineal que han sido aceptados y adoptados mundialmente: los sistemas inglés y métrico (yardas y metros). La mayoría de los países han reconocido la importancia y las ventajas del sistema métrico y han aceptado el metro como la unidad fundamental de medición lineal.
Los científicos de todo el mundo siempre han estado en busca 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 materiales utilizados anteriormente era que los materiales utilizados para definir los estándares podían cambiar de tamaño con la temperatura y otras condiciones. Para mantener la unidad fundamental inalterada, era necesario ejercer 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. Pudieron 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. Estos son estándares legales y están regidos por la Ley del Parlamento para su uso.

2.5.1 Yarda
La yarda estándar imperial es una barra de bronce de 1 pulgada cuadrada de sección transversal y 38 pulgadas de longitud, compuesta por 82% de Cu, 13% de estaño y 5% de Zn. La barra contiene agujeros de ½ pulgada de diámetro por ½ pulgada de profundidad. Tiene dos depresiones redondas, cada una ubicada a una pulgada de cada extremo y que se extienden hasta el plano central de la barra. Un tapón de oro altamente pulido de 1/10 de pulgada de diámetro contiene tres líneas grabadas transversalmente y dos líneas longitudinales que se insertan en cada uno de estos agujeros de tal manera que las líneas quedan en el plano neutral. La superficie superior del tapón se encuentra en el eje neutral. La yarda se define como la distancia entre las dos líneas transversales centrales del tapón mantenido a una temperatura de 62 °F. La yarda, que se legalizó en 1853, siguió siendo un estándar legal hasta que fue reemplazada por el estándar de longitud de onda en 1960. Una de las ventajas de mantener las líneas del tapón de oro en el eje neutral es que este eje permanece inalterado debido a la flexión de la barra. Otra ventaja es que el tapón de oro está protegido de daños accidentales. Tres vistas ortográficas de la yarda estándar imperial se muestran en la Fig. 2.1. Es importante notar que ocurre un error en el eje neutral debido al soporte proporcionado en los extremos. Este error se puede minimizar colocando los soportes de manera que la pendiente en los extremos sea cero y las caras planas de los extremos de la barra sean mutuamente paralelas.
Los puntos Airy pueden definirse como los puntos en los cuales una barra horizontal se apoya opcionalmente para evitar que se deforme. Estos puntos se utilizan para soportar un estándar de longitud de manera que se minimice el error debido a la flexión. Sir George Biddell Airy (1801–92) demostró que la distancia d entre los soportes se puede determinar con la fórmula
1/(n² - 1) × L, donde n es el número de soportes y L es la longitud de la barra. Cuando está soportada por dos puntos, n = 2. Sustituyendo este valor en la fórmula anterior, se obtiene la distancia entre los soportes como 0.577L. Esto significa que los soportes deben estar a una distancia igual de cada extremo hasta una posición donde estén separados 0.577L. Normalmente, los puntos Airy se marcan para barras de longitud mayores a 150 mm.
La distancia entre dos soportes para la yarda internacional y el prototipo internacional de metro se marca como 29.94 pulgadas y 58.9 mm, respectivamente.

2.5.2 Metro
Este estándar también se conoce como el prototipo internacional del metro, que se estableció en 1875. Se define como la distancia entre las posiciones centrales de las dos líneas grabadas en la superficie altamente pulida de una barra de 102 cm de aleación de platino-iridio puro (90% platino y 10% iridio), mantenida a 0 °C bajo presión atmosférica normal y con una sección transversal en forma de red, como se muestra en la Fig. 2.2. La superficie superior de la red contiene graduaciones que coinciden con el eje neutral de la sección.
La sección en forma de red ofrece dos ventajas principales. Dado que la sección es uniforme y tiene graduaciones en el eje neutral, permite graduar toda la superficie. Este tipo de sección transversal proporciona mayor rigidez por la cantidad de metal utilizado y es económica a pesar de que se usa un metal costoso para su construcción. La barra es inoxidable y puede tener un buen pulido, lo cual es necesario para obtener líneas de buena calidad. Se soporta por dos rodillos de al menos 1 cm de diámetro, que se ubican simétricamente en el mismo plano horizontal a una distancia de 751 mm entre sí, de modo que la deflexión sea mínima.

2.5.3 Desventajas de los Estándares Materiales
Las siguientes desventajas están asociadas con los estándares materiales:

1. Los estándares materiales se ven afectados por cambios en las condiciones ambientales como temperatura, presión, humedad y envejecimiento, lo que resulta en variaciones en la longitud.
2. La preservación de estos estándares es difícil porque deben tener seguridad adecuada para evitar su daño o destrucción.
3. Las réplicas de los estándares materiales no están disponibles para su uso en otros lugares.
4. No pueden reproducirse fácilmente.
5. La comparación y verificación de los tamaños de los calibradores presenta considerables dificultades.
6. Al cambiar al sistema métrico, es necesario un factor de conversión.
   Estas desventajas impulsaron a los científicos a buscar un estándar que no se viera afectado por las variaciones en las condiciones ambientales. En consecuencia, la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas, celebrada en París en 1960, recomendó un nuevo estándar de longitud, conocido como el estándar de longitud de onda, medido en términos de longitudes de onda de la radiación roja-naranja del gas isótopo de kriptón 86.

2.6 ESTÁNDAR DE LONGITUD DE ONDA
Es muy claro a partir de los métodos discutidos anteriormente que la comparación y verificación de los tamaños de los calibradores presentan dificultades considerables. Esta dificultad surge porque el estándar de trabajo utilizado como referencia se deriva de un estándar físico y se requieren comparaciones sucesivas para establecer el tamaño de un estándar de trabajo utilizando el proceso discutido anteriormente, lo que conduce a errores inaceptables. Al usar las longitudes de onda de una luz monocromática como una unidad natural e invariable de longitud, se puede eliminar la dependencia del estándar de trabajo con respecto al estándar físico. La definición de un estándar de longitud en relación con el metro se puede expresar fácilmente en términos de las longitudes de onda de la luz.
El uso del fenómeno de interferencia de las ondas de luz para proporcionar un estándar de trabajo puede ser aceptado como definitivo para todos los fines prácticos. Sin embargo, hubo algunas objeciones al uso del estándar de longitud de onda de la luz debido a la imposibilidad de producir luz monocromática pura, ya que la longitud de onda depende de la cantidad de impurezas de isótopos en los elementos. Sin embargo, con los rápidos avances en el campo de la energía atómica, se han producido isótopos puros de elementos naturales. El cadmio 114, el kriptón 86 y el mercurio 198 son fuentes posibles de radiación de longitudes de onda adecuadas para el estándar natural de longitud. No es necesario preservar el estándar de longitud de onda, ya que no es un estándar físico. Este estándar de longitud es reproducible, y el error de reproducción puede ser del orden de 1 parte en 100 millones.
Finalmente, en 1960, en la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en París, se recomendó y decidió que el kriptón 86 es el elemento más adecuado si se utiliza en una lámpara de descarga de cátodo caliente mantenida a una temperatura de 68 K. Según este estándar, el metro se define como 1,650,763.73 × longitudes de onda de la radiación roja-naranja de un átomo de kriptón 86 en vacío. Este estándar se puede reproducir con una precisión de aproximadamente 1 parte en 10⁹ y puede ser accesible a cualquier laboratorio.

2.6.1 Metro Moderno
El metro moderno se definió en la 17ª Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada el 20 de octubre de 1983. Según esto, el metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299,792,458 de segundo. Este estándar es tecnológicamente más preciso y factible en comparación con la radiación roja-naranja de un átomo de kriptón 86 y se puede realizar en la práctica mediante el uso de un láser de helio-neón estabilizado con yodo. La reproducibilidad del metro moderno se ha encontrado que es de 3 partes en 10¹¹, lo que podría compararse con medir la circunferencia media de la Tierra con una precisión de aproximadamente 1 mm.

El papel de la revolución industrial

 El papel de la revolución industrial

La Revolución Industrial marcó un punto de inflexión en la metrología, ya que la producción en masa exigió la fabricación de piezas intercambiables con alta precisión. La necesidad de estandarización llevó al desarrollo de normas y sistemas de medición más exactos, fundamentales para la industria mecánica, textil y ferroviaria. Por ejemplo, en la fabricación de motores y maquinaria, se requería que los componentes encajaran perfectamente, lo que impulsó el uso de calibradores y micrómetros. En el sector textil, la medición precisa de longitudes de tela permitió una producción uniforme. Asimismo, en el ferrocarril, la uniformidad en los rieles y ruedas garantizó la seguridad y compatibilidad entre distintos sistemas. Este impulso hacia la precisión sentó las bases de la metrología moderna, permitiendo avances en múltiples industrias.

Durante la Revolución Industrial (siglos XVIII y XIX), la necesidad de fabricar piezas intercambiables con precisión se volvió fundamental para la producción en masa. Antes de este período, los artesanos fabricaban componentes manualmente, lo que generaba variaciones significativas entre piezas del mismo tipo. Esto causaba problemas en el ensamble de maquinaria, como en la construcción de motores a vapor y sistemas de transmisión.

Un ejemplo clave fue el ensamble de los ejes en la maquinaria industrial y locomotoras. En las primeras décadas del siglo XIX, los ejes de las ruedas de locomotoras y máquinas de vapor se fabricaban con herramientas manuales, lo que provocaba diferencias en el diámetro y la alineación. Si un eje no tenía medidas exactas, podía causar desgaste prematuro, vibraciones excesivas e incluso fallos catastróficos en la maquinaria.

La falta de una metrología avanzada llevó a que los mecánicos tuvieran que ajustar manualmente cada pieza durante el montaje, lo que aumentaba costos y tiempos de producción. Con el avance de la metrología, se introdujeron micrómetros y calibres más precisos, permitiendo que las piezas fueran fabricadas con tolerancias estrictas y ensambladas sin ajustes adicionales. Esto no solo mejoró la eficiencia en la manufactura, sino que también redujo el riesgo de fallas mecánicas, dando paso a la producción en masa y al desarrollo de industrias como la automotriz y la ferroviaria.

La Revolución Industrial se desarrolló en dos grandes fases:

1. Primera Revolución Industrial (1760-1840): Comenzó en Gran Bretaña con la mecanización de la industria textil, el desarrollo de la máquina de vapor (James Watt, 1769) y la mejora en la producción de hierro. Durante esta etapa, la metrología comenzó a tomar importancia con la fabricación de maquinaria más precisa y la necesidad de piezas intercambiables.

2. Segunda Revolución Industrial (1850-1914): Se caracterizó por avances en la electricidad, el acero y la producción en masa. Aquí la metrología se volvió aún más crucial con la estandarización de sistemas de medición y la aparición de instrumentos más precisos como el micrómetro (desarrollado por Jean Laurent Palmer en 1848) y el calibrador Vernier. También se establecieron sistemas de calidad y control de tolerancias en la manufactura, lo que permitió la producción en serie en industrias como la automotriz (Henry Ford, 1913) y ferroviaria.

La Máquina de Vapor: El Motor del Cambio (James Watt, 1769)

La máquina de vapor fue la piedra angular de la Revolución Industrial, ya que permitió el desarrollo de fábricas mecanizadas, el transporte ferroviario y la minería. James Watt mejoró los diseños previos de Thomas Newcomen al desarrollar una máquina más eficiente en 1769, con un condensador separado que reducía el desperdicio de energía.

Impacto en la Industria:

• Fábricas textiles: Reemplazó la fuerza humana y animal, permitiendo la producción en masa.
• Transporte ferroviario y marítimo: Locomotoras y barcos a vapor hicieron más eficiente el comercio y la distribución de bienes.
• Minería y metalurgia: Facilitó la extracción de carbón y minerales, esenciales para la producción de hierro y acero.

Relación con la Metrología

El uso de la máquina de vapor en fábricas requirió mantenimiento y mediciones precisas para garantizar su funcionamiento óptimo. Esto impulsó la mejora de instrumentos de medición como manómetros para controlar la presión del vapor y sistemas de calibración en la manufactura de piezas.

El Torno en la Revolución Industrial

• Un hito clave ocurrió en 1751, cuando Jacques de Vaucanson diseñó un torno con un carro deslizante automático, mejorando la precisión del corte.
• En 1797, el ingeniero inglés Henry Maudslay desarrolló el primer torno de corte por tornillo, con un husillo guía que permitía fabricar piezas con medidas exactas y reproducibles. Esto revolucionó la producción de ejes, tornillos y engranajes, esenciales para la maquinaria industrial.

Antes del torno de Maudslay, los ejes y otras piezas mecánicas se hacían manualmente, lo que generaba errores dimensionales y problemas de ensamblaje. Con la llegada de los tornos de precisión, se logró una estandarización en la fabricación, reduciendo la necesidad de ajustes manuales y mejorando la intercambiabilidad de piezas. Esto fue esencial para la construcción de locomotoras, motores de vapor y maquinaria industrial, sentando las bases para la producción en serie y el avance de la metrología dimensional.

La Prensa Hidráulica: Potencia y Fuerza Controlada (Joseph Bramah, 1795)

La prensa hidráulica, inventada por Joseph Bramah en 1795, utilizaba el principio de Pascal para multiplicar la fuerza aplicada a un fluido. Fue clave en la industria metalúrgica y la fabricación de grandes estructuras.

Impacto en la Industria:

• Trabajo con metales: Permitió cortar, prensar y dar forma a piezas de gran tamaño y resistencia.
• Industria automotriz y ferroviaria: Facilitó la fabricación de chasis, carrocerías y ruedas de locomotoras.
• Producción en serie: Se usó en la fabricación de monedas, piezas de maquinaria y elementos estructurales.

El uso de prensas hidráulicas requirió mediciones de presión, fuerza y deformación, lo que llevó al desarrollo de manómetros más precisos y al establecimiento de normas de resistencia de materiales.

La Fresadora: Precisión en la Manufactura (Eli Whitney, 1818)

La fresadora, inventada por Eli Whitney en 1818, fue una de las primeras máquinas herramienta capaces de mecanizar superficies planas y fabricar componentes con gran precisión. Utilizaba una herramienta giratoria para cortar y dar forma a metales y otros materiales.

Impacto en la Industria:

• Producción de armas y maquinaria: Permitió fabricar piezas intercambiables con alta precisión, clave para la industria armamentista y automotriz.
• Mayor eficiencia en la manufactura: Redujo el tiempo de producción y aumentó la calidad de los productos.
• Expansión de la ingeniería mecánica: Facilitó el desarrollo de motores, engranajes y otras piezas esenciales para la maquinaria industrial.

Introducción a la metrología

Introducción a la Metrología

La percepción inicial de metrología deriva de su etimología: del griego “metros” medida y “logos” tratado. La metrología es la ciencia de la medición y se basa en la comparación con unidades establecidas. Su objetivo es proporcionar mediciones precisas y confiables, esenciales para la industria, la ciencia y la vida cotidiana. El Sistema Internacional de Unidades (SI) establece las 7 magnitudes fundamentales o unidades básicas, como por ejemplo el metro para la longitud y el kilogramo para la masa, además de magnitudes derivadas obtenidas a partir de estas. Para facilitar su uso en distintas escalas, el SI emplea múltiplos y submúltiplos basados en potencias de diez, lo que simplifica los cálculos y la comunicación de resultados.

Las mediciones requieren de unidades y patrones. Antiguamente, un patrón era una referencia física o material utilizada para garantizar la exactitud de una unidad de medida, como la barra de platino-iridio que representaba el metro. Con el tiempo, los avances científicos han permitido definir las unidades en función de constantes físicas universales, como por ejemplo se ha definido a la velocidad de la luz en el vacío para el metro. Esto ha mejorado la estabilidad y la precisión de las mediciones, eliminando la dependencia de objetos físicos que pueden degradarse con el tiempo.

El proceso de medición sigue un procedimiento estandarizado para garantizar resultados reproducibles. Primero, se define qué se va a medir y se selecciona la unidad adecuada. Luego, se elige un instrumento de medición idóneo y calibrado para asegurar su exactitud y precisión. Finalmente, se aplica un procedimiento establecido, que puede incluir condiciones controladas de temperatura y presión para evitar errores. Este enfoque estructurado permite obtener datos confiables y comparables en cualquier contexto.

La metrología juega un papel crucial en la industria, la investigación y la vida cotidiana. Durante la Revolución Industrial, su importancia creció debido a la necesidad de fabricar piezas intercambiables con tolerancias estrictas. Hoy, la metrología es indispensable en áreas como la salud, donde garantiza la precisión de equipos médicos como los termómetros y los escáneres de resonancia magnética; en la energía, donde asegura la medición exacta del consumo eléctrico; y en el comercio, donde evita fraudes mediante la regulación de balanzas y surtidores de combustible.

En ingeniería, las mediciones son esenciales para el diseño, la verificación y el mantenimiento de sistemas y productos. Por ejemplo, en la industria aeroespacial, los componentes de un avión deben ser fabricados con tolerancias extremadamente pequeñas para garantizar su seguridad y eficiencia. Sin mediciones precisas, sería imposible comprobar que cada parte cumple con los requisitos de diseño, lo que podría comprometer la calidad del producto final. Además, la metrología permite realizar análisis de desempeño y optimizar procesos para reducir costos y mejorar la funcionalidad de los sistemas.

El control de calidad en la producción industrial depende de mediciones confiables. La metrología se integra en los procesos de manufactura para garantizar que los productos cumplan con especificaciones exactas, reduciendo desperdicios y mejorando la confiabilidad. Un ejemplo es la industria automotriz, donde cada pieza debe cumplir con estándares estrictos para ensamblarse correctamente y garantizar la seguridad del vehículo. En un mercado globalizado, donde la competencia es alta, la precisión en la manufactura es clave para la sostenibilidad económica y el cumplimiento de regulaciones internacionales.

La metrología se divide en tres ramas principales: científica, industrial y legal. La metrología científica se centra en el desarrollo de nuevas técnicas de medición y en la mejora de la exactitud de las unidades fundamentales. Es la base de todas las mediciones y se dedica al desarrollo y perfeccionamiento de las unidades de medida, su trazabilidad y la reducción de incertidumbre en los procesos de medición. Su principal objetivo es garantizar que todas las mediciones sean consistentes y comparables a nivel internacional. Para ello, se apoya en laboratorios de referencia y en la investigación de métodos innovadores, como la medición a nivel cuántico o la utilización de relojes atómicos para definir con mayor exactitud el segundo. Además, esta rama de la metrología es fundamental en campos como la física de partículas, la nanotecnología y la exploración espacial, donde la precisión extrema es un requisito indispensable. Por ejemplo, en la astronomía, los interferómetros utilizados para estudiar exoplanetas dependen de mediciones metrológicas ultrafinas para detectar variaciones minúsculas en la luz proveniente de estrellas distantes. Su aplicación es común en laboratorios de investigación y en organismos nacionales de metrología, como el Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) en Argentina. Un ejemplo es la redefinición del kilogramo, que ahora se basa en la constante de Planck en lugar de un objeto físico.

La metrología industrial se aplica en la producción y fabricación de bienes, asegurando que los procesos sean precisos y eficientes. Se encarga de la calibración, control y mantenimiento de instrumentos utilizados en la industria, como micrómetros, calibres Vernier y máquinas de medición por coordenadas. Esto es con la finalidad de que pueda garantizarse que los productos están de conformidad con normas. El equipo se controla con frecuencias establecidas y de forma que se conozca la incertidumbre de las mediciones. La calibración debe hacerse contra equipos certificados, con relación válida conocida a patrones, por ejemplo los patrones nacionales de referencia.

La metrología legal, según la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML) es la totalidad de los procedimientos legislativos, administrativos y técnicos establecidos por, o por referencia a, autoridades públicas y puestas en vigor por su cuenta con la finalidad de especificar y asegurar, de forma regulatoria o contractual, la calidad y credibilidad apropiadas de las mediciones relacionadas con los controles oficiales, el comercio, la salud, la seguridad y el ambiente. Básicamente se ocupa de las mediciones sujetas a regulaciones y normativas gubernamentales, garantizando la equidad en transacciones comerciales y la seguridad en ámbitos como la salud y la seguridad vial. Un ejemplo es la regulación de surtidores de combustible, que deben ser inspeccionados periódicamente para asegurar que entregan la cantidad exacta de combustible pagada por el consumidor. Otro caso es el control de radares de velocidad en las carreteras, que deben estar calibrados para evitar errores en las multas de tráfico.

Además de estas ramas, existen enfoques especializados en metrología. La metrología dinámica se utiliza para medir variaciones continuas, como la deformación de un puente bajo carga. En contraste, la metrología determinista sustituye la medición de piezas individuales por la medición de procesos completos. Un ejemplo es la compensación de errores en sistemas de control numérico por computadora (CNC), utilizada en la fabricación de componentes de alta precisión para la industria aeroespacial y de semiconductores.

En un mundo globalizado, la metrología facilita la estandarización y el reconocimiento mutuo de mediciones entre países. Esto permite que productos fabricados en diferentes lugares cumplan con los mismos estándares de calidad y seguridad. Su correcta aplicación mejora la calidad de bienes y servicios, garantiza la seguridad en diversas industrias y contribuye al avance científico y tecnológico, haciendo de la metrología un pilar fundamental del desarrollo moderno.

Necesidad de inspección

La inspección industrial ha adquirido importancia en los tiempos recientes y tiene un enfoque sistemático y científico. Previo a la revolución industrial, los artesanos solían ensamblar las diferentes partes a mano y, en el proceso, se consumía mucho tiempo. Ellos eran enteramente responsables por la calidad de sus productos. La inspección era una función integral de la producción. Desde la revolución industrial, muchas técnicas nuevas de fabricación ha sido desarrolladas para facilitar la producción en masa de componentes.

En las técnicas de fabricación modernas, un producto debe ser pensado en diferentes componentes. La fabricación de cada uno de estos componentes es tratada entonces como un proceso independiente.

La "inspección" se define como el procedimiento en el cual una parte o característica de un producto, como una dimensión, es examinada para determinar si conforma la especificación de diseño. Básicamente, la inspección es llevada a cabo para aislar y evaluar un diseño específico o atributo de calidad de un componente o producto. La inspección industrial asume importancia debido a la producción en serie, la cual se relaciona con la intercambiabilidad de las partes. Estos diferentes componentes que proceden de distintos lugares o industrias son luego ensamblados en otro lugar. Esto necesita que las partes ensamblen de modo que sea posible un acople satisfactorio con cualquier par seleccionado aleatoriamente. Para lograr esto, las dimensiones de los componentes deben encontrarse dentro los límites permisibles para obtener los ensambles requeridos con los ajustes predeterminados. La medición es una parte integral de la inspección. Muchos métodos de inspección dependen de las técnicas de medición, esto es, midiendo la dimensión real de una parte, mientras otros emplean el método de los calibres fijos (pasa/no pasa, galgas). El método de los calibres fijos no provee información del valor real de la característica pero es más rápido comparado a la técnica de medición. Este determina sólo si una dimensión en particular de interés está o no, dentro de los límites permitidos. Si la parte se encuentra dentro de los límites permitidos, es aceptada, de otra manera es rechazada. Este método determina la exactitud dimensional de una característica, sin hacer alguna referencia a su tamaño real, lo cual ahorra mucho tiempo. En la inspección, la parte pasa o falla. Así, la inspección industrial se ha convertido en un aspecto importante del control de calidad.

https://es.wikipedia.org/wiki/Calibre_fijo

La inspección abarca esencialmente lo siguiente:

1. Asegurarse de que la pieza, material o componente se ajuste al estándar establecido o deseado.
2. Lograr intercambiabilidad de fabricación.
3. Mantener la buena voluntad del cliente asegurándose de que ningún producto defectuoso llegue a los clientes.
4. Proporcionar los medios para descubrir deficiencias en la fabricación. Los resultados de la inspección son registrados e informados al departamento de fabricación para que tome medidas adicionales para garantizar la producción de piezas aceptables y reducción de chatarra.
5. Adquirir materias primas, herramientas y equipos de buena calidad que rijan la calidad de los productos terminados.
6. Coordinar las funciones de control de calidad, producción, compras y otros departamentos de las organizaciones
7. Tomar la decisión de realizar retrabajos en piezas defectuosas, es decir, evaluar la posibilidad de hacer que algunas de estas piezas sean aceptables después de reparaciones menores.
8. Fomentar el espíritu de competencia, que lleva a la fabricación de productos de calidad en serie eliminando cuellos de botella y adoptando mejores técnicas de producción.

Objetivo de la metrología y mediciones

A partir de las discusiones anteriores, sabemos que la precisión de la medición es fundamental para la producción de productos de calidad. Por lo tanto, el objetivo principal de cualquier sistema de medición es proporcionar la precisión requerida al menor costo posible. Además, la metrología es una parte integral de la industria de la ingeniería moderna, abarcando diversas áreas como diseño, manufactura, ensamblaje, investigación y desarrollo, e ingeniería.

Los objetivos de la metrología y las mediciones incluyen:

1. Garantizar que los componentes recién desarrollados sean evaluados y diseñados adecuadamente dentro del proceso, y que las instalaciones con capacidades de medición estén disponibles en la planta.
2. Asegurar la uniformidad en las mediciones.
3. Realizar estudios de capacidad del proceso para lograr mejores tolerancias en los componentes.
4. Evaluar la adecuación de los instrumentos de medición para cumplir con sus respectivas funciones.
5. Garantizar una inspección rentable y el uso óptimo de las instalaciones disponibles.
6. Aplicar técnicas de control de calidad para minimizar la tasa de desperdicio y retrabajo.
7. Establecer procedimientos de inspección desde la fase de diseño, estandarizando los métodos de medición.
8. Calibrar periódicamente los instrumentos de medición para mantener la precisión en las mediciones.
9. Resolver problemas de medición que puedan surgir en el área de producción.
10. Diseñar calibres y dispositivos especiales necesarios para la inspección.
11. Investigar y eliminar diferentes fuentes de error en las mediciones.

TERMINOLOGÍAS METROLÓGICAS

Muchas empresas hoy en día están preocupadas por la gestión de la calidad o están en proceso de implementar algún tipo de sistema de calidad en su trabajo. Esto las lleva a estar en contacto con normas de calidad como la EN 45001 – Criterios Generales para el Funcionamiento de Laboratorios de Ensayo, o con las normas de la serie ISO 9000 o el sistema DIN. Una característica común a todas las normas de calidad es que especifican requisitos en relación con las mediciones y su trazabilidad.

El contexto de calidad emplea una serie de términos de tecnología de medición que pueden causar dificultades si sus significados no se comprenden correctamente.

• Exactitud: Es la proximidad entre un resultado de una medición y el valor de referencia aceptado o valor verdadero [ISO 5725]. Se dice que una medición es más exacta cuanto más pequeño es el error de medida.
• Sesgo: Es el valor estimado del error sistemático, definido como la diferencia entre la expectativa del promedio de los resultados de la medición y un valor de referencia aceptado o valor verdadero [ISO 5725].
• Calibración: Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificadas, la relación entre los valores de las magnitudes indicadas por un instrumento de medición o los valores representados por una medida material y los valores correspondientes realizados por los estándares. El resultado de una calibración puede registrarse en un documento, por ejemplo, un certificado de calibración. El resultado puede expresarse como correcciones con respecto a las indicaciones del instrumento.
• Confirmación: Conjunto de operaciones necesarias para garantizar que un equipo de medición cumple con los requisitos para su uso previsto. La confirmación metrológica normalmente incluye, por ejemplo, calibración, cualquier ajuste o reparación necesaria y recalibración posterior, así como cualquier sellado y etiquetado requerido.
• Corrección: Valor que, sumado algebraicamente al resultado no corregido de una medición, compensa un error sistemático supuesto. La corrección es igual al error sistemático supuesto, pero con signo opuesto. Dado que el error sistemático no se puede conocer exactamente, la corrección está sujeta a incertidumbre.
• Deriva: Cambio lento de una característica metrológica de un instrumento de medición.
• Error de un instrumento de medición: Diferencia entre la indicación de un instrumento de medición y un valor "verdadero" de la cantidad de entrada correspondiente. El error tiene signo.
• Expectativa de la cantidad medible: Promedio de una población especificada de mediciones.
• Error fiducial (de un instrumento de medición): Error del instrumento de medición dividido por un valor (fiducial) especificado para el instrumento. El valor fiducial puede ser el rango o el límite superior de un rango nominal de un instrumento de medición.
• Patrón de grupo: Conjunto de estándares de valores elegidos que, individualmente o en combinación, proporcionan una serie de valores de magnitudes del mismo tipo.
• Inspección: Involucra la medición, investigación o prueba de una o más características de un producto, e incluye la comparación de los resultados con requisitos especificados para determinar si estos se han cumplido.
• Magnificación: Para medir pequeñas diferencias en dimensiones, el movimiento de la punta de medición en contacto con la pieza debe amplificarse y, por lo tanto, la señal de salida de un instrumento de medición se magnifica varias veces para hacerla más legible. En un instrumento de medición, la magnificación puede ser mecánica, eléctrica, electrónica, óptica, neumática o una combinación de estas.
• Medida: Cantidad particular sujeta a medición.
• Patrón nacional (de medición): Estándar reconocido por una decisión nacional para servir, en un país, como base para asignar valores a otros estándares de la cantidad en cuestión.
• Valor nominal: Valor redondeado o aproximado de una característica de un instrumento de medición que sirve como referencia para su uso.
• Precisión: Proximidad entre los resultados de mediciones independientes obtenidos bajo condiciones estipuladas [ISO 5725]. Es habitual que la precisión de una medida se exprese numéricamente mediante medidas de dispersión tales como la desviación típica, la varianza o el coeficiente de variación bajo las condiciones especificadas. La precisión se utiliza para definir la repetibilidad de medida, la precisión intermedia y la reproducibilidad. Con frecuencia, “precisión de medida” se utiliza, erróneamente, en lugar de exactitud de medida
• Rango: Capacidad dentro de la cual un instrumento es capaz de medir.
• Legibilidad: Facilidad con la que se pueden leer las indicaciones de un instrumento de medición. Es la susceptibilidad de un dispositivo de medición para que sus indicadores se conviertan en números significativos. Si las líneas de graduación están muy finamente espaciadas, la escala será más legible usando un microscopio, pero la legibilidad será pobre a simple vista.
• Valor de referencia aceptado: Valor acordado como referencia para la comparación, que se deriva como un valor teórico o establecido basado en principios científicos; un valor asignado o certificado, basado en trabajos experimentales de alguna organización nacional o internacional; o un valor de consenso o certificado, basado en trabajos experimentales colaborativos bajo los auspicios de un grupo científico o de ingeniería. También se lo conoce como valor verdadero o valor convencionalmente verdadero.
• Condiciones de repetibilidad: Situación en la que los resultados de pruebas independientes se obtienen con el mismo método en elementos de prueba idénticos, en el mismo laboratorio, por el mismo operador, usando el mismo equipo y en intervalos de tiempo cortos [ISO 5725].
• Reproducibilidad: Precisión bajo condiciones de reproducibilidad.
• Condiciones de reproducibilidad: Situación en la que los resultados de prueba se obtienen con el mismo método en elementos de prueba idénticos, pero en diferentes laboratorios, con distintos operadores y utilizando diferentes equipos.
• Tiempo de respuesta: Tiempo que transcurre después de un cambio repentino en la cantidad medida hasta que el instrumento proporciona una indicación diferente del valor verdadero en una cantidad menor al valor permisible dado.
• Resolución: Cambio más pequeño de la cantidad medida que modifica la indicación de un instrumento de medición.
• Sensibilidad: Denota el menor cambio en el valor de la variable medida al cual responde el instrumento. En otras palabras, la sensibilidad indica el máximo cambio en una señal de entrada que no generará una respuesta en la salida.
• Estabilidad: Capacidad de un instrumento de medición para mantener constantemente sus características metrológicas a lo largo del tiempo.
• Estándar de medición, material patrón, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición: Elementos destinados a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o más valores de una cantidad para servir como referencia.
• Estandarización: Proceso de formulación y aplicación de normas para un enfoque ordenado de una actividad específica en beneficio y con la cooperación de todas las partes interesadas. Esto se realiza para promover la economía general, considerando las condiciones funcionales y los requisitos de seguridad.
• Ensayo: Investigación técnica, por ejemplo, para determinar si un producto cumple con su rendimiento especificado.
• Trazabilidad: Capacidad de relacionar un resultado medido con referencias establecidas, generalmente estándares nacionales o internacionales, a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones, todas con incertidumbres declaradas.
• Veracidad: Proximidad entre el valor promedio obtenido a partir de una gran serie de resultados de prueba y un valor de referencia aceptado [ISO 5725]. La medida de la veracidad se expresa generalmente en términos de sesgo.
• Incertidumbre de medición: Parámetro asociado con el resultado de una medición que caracteriza la dispersión de los valores que podrían atribuirse razonablemente a la magnitud medida. Puede expresarse como una estimación del rango dentro del cual se encuentra el valor verdadero de la magnitud medida.
• Verificación: Investigación que demuestra que se cumplen los requisitos especificados.

Referencias:

VIM: Vocabulario Internacional de Metrología 2012

Introducción croquizado básico con SolidWorks

La idea de este tutorial es una introducción al uso del programa de diseño SolidWorks. Vamos a ver los comandos básicos y algunos comentarios sobre buenas prácticas. Vamos a hacer un ejemplo de pieza usando (2d) líneas, rectángulos, círculos y ranuras, (3d) extrusión, corte extrusión y redondeo. 

1 → Abrimos el programa y vamos a "nuevo" o "new"

2 → Vamos por "parte" o "part" nueva y le damos a OK

Un pantallazo de lo que vemos y usamos más comúnmente:

■ Gestor de diseño / administrador de características (Feature Manager): Ahí está todo el sistema de referencia (origen, planos principales), el material asignado al sólido, las anotaciones, los sólidos que forman la parte, el hostiral de las operaciones/características que le vamos haciendo al 3d.

■ Administrador de comandos: En cada pestaña (Features que refiere a las operaciones o comandos que podemos darle a un objeto 3d, Sketch (croquis 2d o 3d) la cual nos muestra las operaciones o comandos que podemos hacer en un croquis 2d o 3d, Sheet metal (metal plegado -que no sé si llegaremos a verlo pero está muy útil para hacer gabinetes/estructuras, etc))

Cómo moverse en el espacio de dibujo 3d:

→ Barra espaciadora y elijo vista que necesito

→ Mouse: Movimiento de giro libre, click en ruedita y arrastro manteniendo presionado

→ Flechitas: giro gradual

→ alt + flechitas: giro en mismo plano de la pantalla

→ ctrl + flechitas: corrimiento gradual hacia arriba y abajo o lateral

→ shift + flechitas: giro más agresivo

3 → Siguiendo, lo primero que debemos hacer es un croquis 2D: Ir a pestaña sketch y botón sketch, luego seleccionamos un plano principal para comenzar el dibujo, se elige en base a la vista que vamos a dibujar, si vamos a dar ancho con la extrusión (en este caso un plano lateral o frontal alcanza) o altura (elegiríamos top view, vista en planta en este caso)

4 → Vamos a un ejemplo para seguir desde este paso. 

Antes de arrancar pienso rápido el paso a paso de qué partes dibujo primero, 

Historia:

1. Parte inferior y Ranura de parte inferior

2. Paralelepípedo rect. superior con ranura
3. Nervio

4. Arco de circulo.

Voy a empezar por la parte inferior (esto depende de la elección de cada uno, pero el mejor camino para un buen croquis es pensar en la mantenibilidad, el camino a un buen croquizado sería aquel que parta de croquis 2d simples, mínima cantidad de operaciones).

Estoy dibujando mi croquis en el plano vista en planta (top plane). Entonces, dibujo un rectangulo de 64 x 96. (1) Primero elijo el comando rectangulo y hago click en el origen para que se quede ahí fijo, le doy cualquier medida con el mouse y después voy a "smart dimension" (2) y toco las aristas o lados que quiero acotar. Que el croquis 2d esté sombreado indica que todas nuestras líneas convergen en un punto, osea que es un área cerrada, esto es importante para lo que sigue (sino las operaciones 3d no van a funcionar).

Una vez que estoy conforme con mi croquis 2d, voy a salir del croquis

Una vez que salí del croquis, voy a la pestaña "Features"  (Operaciones), selecciono mi croquis con un click desde el historial a la derecha, después voy a hacer la extrusión para darle altura, para eso click en el botón "Extrude Boss/Base" (Extruir...)

Le asigno la dimensión y le doy ok con el tick verde.

Lo siguiente que quiero hacer en el modelo 3d, es la ranura pasante que tiene al frente de Ø16 y profundidad 20 respecto al centro del círculo. Para eso toco la cara de arriba de mi paralelepipedo rectangular y voy a pestaña "sketch" y luego botón "sketch". Selecciono el comando para hacer ranuras. Si recorro lentamente a lo largo de una arista, van a saltar los puntos característicos, como por ejemplo el centro de una línea, voy a usar esto para asegurarme de que la ranura quede centrada

Luego, le doy medidas con "smart dimension"

Salir de croquis y hacer el corte con el botón "Extruded cut", para que sea pasante el corte, elegir opción "por todo" / "through all"

Ahora seguimos por el paralelepípedo rectangular inferior con ranura. Primero sólo la parte simple, luego le voy a cortar la ranura. Toco una cara para empezar el croquis, sketch y sketch, rectangulo, acoto, salgo del sketch y luego hago una extrusión

Luego, para la ranura, toco una cara lateral de lo último que hicimos, sketch y sketch, selecciono el comando "círculo", salgo del croquis, voy a pestaña "Features" y selecciono el comando corte extrusión pasante ("Extruded cut"). NOTA: fijense que al croquis 2d lo dibujé en una vista en perspectiva, no se los recomiendo, lo más recomendable es presionar barra espaciadora y elegir el plano paralelo al plano de trabajo para croquizar sin temor, cosa de no tener errores de posicionamiento por la vista (una variable menos).

Ahora para seguir, hacemos el nervio, click en la cara donde vamos a trabajar, sketch y sketch. Habría que dibujar un triangulo rectángulo, entonces dibujo la "hipotenusa" asegurandome que la línea que dibujo esté en las puntas de lo que ya está dibujado, observar que luego de elegir el comando "línea" o "line" y paso con el puntero sobre la zona cercana, me "dice" dónde debo empezar la línea, lo mismo para finalizarla (esto se conoce como relaciones de posición). Para los catetos toco las aristas de lo ya dibujado, y uso el comando "Convertir entidades", también se podría haber hecho con líneas, pero fue para ahorrar un paso. Una cosa que estuvo mal es que tampoco trabajé en el croquis 2d en un plano paralelo al de trabajo.

Para el arco, primero ver qué datos tenemos. No está acotado el centro del círculo, entonces asumimos que se puede hacer con un redondeado. Entonces dibujo un rectángulo del mismo ancho de la pieza y la altura indicada en el planito. Una vez terminado el croquis 2d y la extrusión, uso la operación "Redondeado" o "filet", seleccionar arista donde iría el redondeo y le escribo el radio del mismo. Para el croquis 2d, para el ancho usé relaciones de posición, en vez de acotarlo, toqué la punta derecha inferior y mantuve ctrl presionado, y click en la punta de lo ya dibujado, a la izquierda me aparecieron las opciones para relacionarlos, seleccioné vertical (alinear verticalmente los puntos), ahí podría haber funcionado coincidentes ya que son dos puntos que van superpuestos. 

Y finalizamos nuestro dibujo. La parte de croquizado avanzado, se las dejo acá. Ahí los pondría a nivel conmigo de cómo hago los croquis 2d con el mínimo error de dibujo, uso más relaciones de posición que dimensiones.