2.2.Utilizo instrumentos tecnológicos para realizar mediciones e identifico algunas fuentes de error en dichas mediciones.

¿ cual es el sistema internacional de medida?

el Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI, también denominado sistema internacional de medidas, es el sistema de unidades más extensamente usado. Junto con el antiguo sistema métrico decimal,  que es su antecedente y que ha mejorado, el SI también es conocido como sistema métrico, especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas o fundamentales. En 1971 fue añadida la séptima unidad básica, el mol.

El Sistema Internacional de Unidades está formado hoy por dos clases de unidades: unidades básicas o fundamentales y unidades derivadas.

Unidades básicas

El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas, también denominadas unidades fundamentales. De la  combinación de las siete unidades fundamentales se obtienen todas las unidades derivadas.

Magnitud física básica	Símbolo dimensional	Unidad básica	Símbolo de la unidad	Definición
Longitud	L	metro	m	Longitud que en el vació recorre la luz durante un 1/299 792 458 de segundo.
Masa	M	kilogramo3	kg	Masa de un cilindro de diámetro y altura 39 milímetros, aleación 90% platino y 10% iridio, custodiado en la oficina internacional  de pesas y medidas en Sevres Francia. Aproximadamente la masa de un litro de agua pura a 14,5 °C o 286,75 K.
Tiempo	T	segundo	s	Duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación de transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
Corriente eléctrica	I	ampere o amperio	A	Un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2·10−7 newtons por metro de longitud.
Temperatura	Θ	kelvin	K	1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. El cero de la escala Kelvin coincide con el cero absoluto (−273,15 grados Celsius4 ).
Cantidad de sustancia	N	mol	mol	Cantidad de materia que hay en tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg del isotopo carbono-12 Si se emplea el mol, es necesario especificar las unidades elementales: átomos,moléculas,iones,electrones u otras partículas o grupos específicos de tales partículas. Véase masa molar del átomo de 12C a 12 gramos/mol. Véase número de Avogadro.
Intensidad luminosa	J	candela	cd	Intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 5,4·1014 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereotiparán. Véanse lumen, lux, iluminación física.

Unidades derivadas:

Mediante esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas básicas.

No se debe confundir este concepto con los de múltiplos y submúltiplos, que se utilizan tanto en las unidades básicas como en las derivadas, sino que siempre se le ha de relacionar con las magnitudes expresadas.

Si éstas son longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de substancia o intensidad luminosa, se trata de una magnitud básica. Todas las demás son derivadas.

Ejemplos de unidades derivadas:

-Unidad de volumen o metro cúbico, resultado de combinar tres veces la longitud.

-Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar masa (magnitud básica) con volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cúbico. Carece de nombre especial.

-Unidad de fuerza, magnitud que se define a partir de la segunda ley de Newton (fuerza = masa × aceleración). La masa es una de las magnitudes básicas; la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg • m • s^-2) es derivada, de nombre especial: newton.⁵

-Unidad de energía. Es la energía necesaria para mover un objeto una distancia de un metro aplicándole una fuerza de un newton; es decir, fuerza por distancia. Se le denomina julio (unidad) (en inglés, joule). Su símbolo es J. Por tanto, J = N • m.

Sistema de Metrologia ¿en que consiste la metrologia?

La metrología es la ciencia que se ocupa de las mediciones, unidades de medida y de los equipos utilizados para efectuarlas, así como de su verificación y calibración periódica. Algunos la definen como “el arte de las mediciones correctas y confiables”. Las mediciones son importantes en la mayoría de los procesos productivos e industriales. Prácticamente todas las empresas, sean grandes, medianas o pequeñas, tienen “necesidades metrológicas”, aunque no siempre las reconocen como tales. Empresarios y consumidores necesitan saber con precisión el contenido exacto de un producto. Por eso las empresas deben contar con buenos instrumentos para obtener medidas confiables y garantizar buenos resultados.

Una medición adecuada incide directamente en la calidad de los productos, que es un pilar de la competitividad internacional. De hecho, si una empresa quiere certificarse bajo las normas de la serie ISO 9000, debe cumplir con requerimientos de confirmación metrológica.

La metrología es también una herramienta clave para el comercio exterior: un kilogramo o litro debe ser el mismo en Japón, Italia o Estados Unidos. Tiene, entonces, una gran importancia económica, ya que permite dar certeza respecto de las transacciones.

La metrología está presente al realizar mediciones para la investigación en universidades y laboratorios; en la actividad de organismos reguladores; en la industria militar; en la producción y el comercio. Su aplicación abarca campos tan diversos como la ciencia, medicina e industria farmacéutica, construcción, metalurgia, minería, la actividad pesquera y alimenticia, los sectores del cuero y textiles, el rubro del plástico y de la madera, entre muchos otros.

¿Para qué sirve?

Algunas estadísticas señalan que entre un 60% y 80% de las fallas en una fábrica están relacionadas directamente con la falta de un adecuado sistema de aseguramiento metrológico. Este no solo se refiere al instrumento de medición, sino también al factor humano. Es decir, se puede tener el mejor equipo, verificado y calibrado, pero si el usuario no está capacitado para manejarlo, no podrá interpretar adecuadamente sus valores.

Medir exige utilizar el instrumento y el procedimiento adecuados, además de saber “leer” los resultados. Pero también supone cuidar que los equipos de medición –una regla, un termómetro, una pesa o una moderna balanza– no sufran golpes ni se vean expuestos a condiciones ambientales que los puedan dañar. Si los instrumentos o equipos de medición no permiten mediciones confiables, es poco probable lograr buenos resultados en el proceso de fabricación de un producto.

*los instrumentos que se pueden utilizar para medir tecnológicamente:

-Cinta métrica: es un instrumento de medida que consiste en una cinta flexible graduada y se puede enrollar haciendo que el transporte sea mas fácil. También se puede medir lineas y superficies curvas. 

-La regla graduada: es un instrumento de medición  con forma de plancha delgada y rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud , por ejemplo centímetros y pulgadas; es un instrumento útil para trazar segmentos rectilíneos con ayuda de un bolígrafo o lápiz, y puede ser rígido semirrigido o flexible, construido de madera, metal, material plástico, etc.

-El Calibre: Es un instrumento utilizado para medir dimenciones de objetos relativamente pequeños, desde centimetros hasta fracciones de milimetros (1/10 de milimetro, 1/20 de milimetro, 1/50 de milimetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgadas, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas. 

-El nonio: es  una segunda escala auxiliar que tiene algunos instrumentos de medición, que permite apreciar una medición con mayor precision al complementar  las divisiones de la regla o escala principal del instrumento de medida.

-El Micrómetro: es un instrumento de medición, cuyo funcionamiento se basa en un tornillo micrómetro que sirve para valorar el tamaño de un objeto con mayor precisión, en un rango de orden de sentesimas o milésimas de milímetros,0,01 mm o 0,0001 mm (micra) respectivamente.

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-Un Reloj comparador: es un instrumento de medición  de dimensiones que se utiliza para comparar cotas mediante la medición indirecta del desplazamiento de una punta de contacto esférico cuando el aparato esta fijo en un transporte. Consta de un mecanismo de engranajes o palancas que amplifican el movimiento del vástago en un movimiento circular de las agujas sobre escalas gradúas circulares que permiten medidas con una precisión de centésimas o milésimas de milímetro (micra).

¿ Que se considera un error de medición?

El error de medición se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios y están relacionados con la precisión del instrumento.

Tipos.

-Error aleatorio. No se conocen las leyes o mecanismos que lo causan por su excesiva complejidad o por su pequeña influencia en el resultado final.

Para conocer este tipo de errores primero debemos de realizar un muestreo de medidas. Con los datos de las sucesivas medidas podemos calcular su media y la desviación típica muestral. Con estos parámetros se puede obtener la Distribución normal característica, N[μ, s], y la podemos acotar para un nivel de confianza dado.

Las medidas entran dentro de la campana con unos márgenes determinados para un nivel de confianza que suele estable

cerse entre el 95% y el 98%.

-Error sistemático. Permanecen constantes en valor absoluto y en el signo al medir una magnitud en las mismas condiciones, y se conocen las leyes que lo causan.

Para determinar un error sistemático se deben de realizar una serie de medidas sobre una magnitud Xo, se debe de calcular la media aritmética de estas medidas y después hallar la diferencia entre la media y la magnitud X₀.

Error sistemático = | media - X₀ |

Error de medición con instrumentos o equipos tecnológicos.

EL error de medición se define como la diferencia del valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y puede ser por distintas causas. Las que se pueden de alguna manera preveer, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones se denomina deterministicos o sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Lo que no  se puede preveer, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas, se denominan aleatorias y están relacionados con la precisión del instrumento. 

Error debido al instrumento de medida.

Error debido al operador.

Error debido a los factores ambientales.

Error debido a las tolerancias geométricas de la propia pieza. 

Errores debidos al instrumento de medida

Cualquiera que sea la precisión del diseño y fabricación de un instrumento presentan siempre imperfecciones. A estas, con el paso del tiempo, les tenemos que sumar las imperfecciones por desgaste.

-Error de alineación.
-Error de diseño y fabricación.
-Error por desgaste del instrumento. Debido a este tipo de errores se tienen que realizar verificaciones periódicas para comprobar si se mantiene dentro de unas especificaciones.
-Error por precisión y forma de los contactos.

Errores debidos al operador.

El operador influye en los resultados de una medición por la imperfección de sus sentidos así como por la habilidad que posee para efectuar las medidas. Las tendencias existentes para evitar estas causas de errores son la utilización de instrumentos de medida en los que elimina al máximo la intervención del operador.
-Error de mal posicionamiento. Ocurre cuando no se coloca la pieza adecuadamente alineada con el instrumento de medida o cuando con pequeños instrumentos manuales se miden piezas grandes en relación de tamaño. Otro ejemplo es cuando se coloca el aparato de medida con un cierto ángulo respecto a la dimensión real que se desea medir.

-Error de lectura y paralaje. Cuando los instrumentos de medida no tienen lectura digital se obtiene la medida mediante la comparación de escalas a diferentes planos. Este hecho puede inducir a lecturas con errores de apreciación, interpolación, coincidencia, etc. Por otra parte si la mirada del operador no está situada totalmente perpendicular al plano de escala aparecen errores de paralaje.
-Errores que no admiten tratamiento matemático. Error por fatiga o cansancio.

Errores debidos a los factores ambientales

El más destacado y estudiado es el efecto de la temperatura en los metales dado que su influencia es muy fuerte.

-Error por variación de temperatura. Los objetos metálicos se dilatan cuando aumenta la temperatura y se contraen al enfriarse. Este hecho se modeliza de la siguiente forma.

Variación de longitud = Coeficiente de dilatación específico x longitud de la pieza x variación temperatura

( ΔL = α.L.ΔT )

-Otros agentes exteriores. Influyen mínimamente. Humedad, presión atmosférica, polvo y suciedad en general. También de origen mecánico, como las vibraciones.

Errores debidos a las tolerancias geométricas de la propia pieza.

Las superficies geométricas reales de una pieza implicadas en la medición de una cota deben presentar unas variaciones aceptables.

-Errores de deformación. La pieza puede estar sometida a fuerzas en el momento de la medición por debajo del limite elástico tomando cierta deformación que desaparece cuando cesa la fuerza.
-Errores de forma. Se puede estar midiendo un cilindro cuya forma aparentemente circular en su sección presente cierta forma oval.
-Errores de estabilización o envejecimiento. Estas deformaciones provienen del cambio en la estructura interna del material. El temple de aceros, es decir, su enfriamiento rápido, permite que la fase austenítica se transforme a fase martensítica, estable a temperatura ambiente. Estos cambios de geometría son muy poco conocidos pero igualmente tienen un impacto importante.