¿Cual es el Sistema Internacional de Medida?
El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI, del francés: Le Système International d'Unités), también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en casi todos los países.
Es el heredero del antiguo Sistema Métrico Decimal y es por ello por lo que también se lo conoce como «sistema métrico», especialmente en las personas de más edad y en pocas naciones donde aún no se ha implantado para uso cotidiano.
Una de las características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales. Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo», un cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.
Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición, a las cuales están referidas mediante una concatenación interrumpida de calibraciones o comparaciones.
Esto permite lograr equivalencia de las medidas realizadas con instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares distantes y, por ende, asegurar -sin necesidad de duplicación de ensayos y mediciones- el cumplimiento de las características de los productos que son objeto de transacciones en el comercio internacional, su intercambiabilidad.
Unidades Básicas
El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas (fundamentales), que expresan magnitudes físicas. A partir de estas se determinan las demás (derivadas):
| Magnitud física básica | Símbolo dimensional | Unidad básica | Símbolo de la unidad | Definición |
|---|---|---|---|---|
| Longitud | L | metro | m | longitud que en el vacío recorre la luz durante un 1/299 792 458 de segundo. |
| 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. |
| Masa | M | kilogramo | kg | masa de un cilindro de diámetro y altura 39 milímetros, aleación 90% platino y 10% iridio, ubicado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, Francia. Aproximadamente la masa de un litro de agua pura a 14'5 °C o 286'75 K. |
| Intensidad de corriente eléctrica | I | 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. Es el cero absoluto en escala Kelvin (=-273,16 grados centígrados). |
| Cantidad de sustancia | N | mol | mol | cantidad de materia que hay en tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg. del isótopo 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.
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| Intensidad luminosa | J | candela | cd | intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 5,4 • 1014hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.
Véanse lumen, lux, iluminación física.
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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 kilogramo 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.2
- 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 denominajulio (unidad) (en inglés, joule). Su símbolo es J. Por tanto, J = N • m.
Sistema de Metrología ¿en que consiste la metrología?
La metrología tiene dos características muy importantes; el resultado de la medición y la incertidumbre de medida.
¿Cuántos y cuáles son los instrumentos que se pueden utilizar para medir tecnológicamente?
Para medir masa:
- balanza
- báscula
- espectrómetro de masa
- catarómetro
Para medir tiempo
- calendario
- cronómetro
- reloj
- reloj atómico
- datación radiométrica
- Cinta métrica
- Metro
- Regla graduada
- Calibre
- vernier
- micrómetro
- reloj comparador
- interferómetro
- odómetro
Para medir ángulos:
- goniómetro
- sextante
- transportador
Para medir temperatura:- termómetro
- termopar
- pirómetro
Para medir presión:
- barómetro
- manómetro
- tubo de Pitot
Para medir velocidad:
- velocímetro
- anemómetro (Para medir la velocidad del viento)
- tacómetro (Para medir velocidad de giro de un eje)
Para medir volúmenes:
- Pipeta
- Probeta
- Bureta
- Matraz aforado
Para medir magnitudes:- Caudalímetro (Caudales)
- Colorímetro
- Espectroscopio
- Microscopio
- Espectrómetro
- Contador geiger
- Radiómetro de Nichols
- Sismógrafo
- pHmetro (pH)
- Pirheliómetro
- Luxómetro (mide el nivel de iluminación)
- Sonómetro (mide niveles de presión sonora)
- Dinamómetro (mide la fuerza)
¿Qué 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.
•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 maestral. 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 establecerse 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.
¿Cuáles son las fuentes de error mas comunes o frecuentes al medir con instrumentos tecnológicos?
Aunque es imposible conocer todas las causas del error es conveniente conocer todas las causas importantes y tener una idea que permita evaluar los errores mas frecuentes. Las principales causas que producen errores se pueden clasificar en:
- 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 esta 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.
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