1.1
La palabra metrología tiene una larga tradición y deriva de la palabra griega que significa medida.
Es conocido el dicho de que el conocimiento de cualquier cosa es completo sólo cuando puede expresarse
en números y se sabe algo sobre ella. Así, para cada tipo de cantidad que se mide, debe
existir una unidad para medirla y expresarla en números de esa unidad. Además, para que esta unidad sea
seguida por todos y no por uno solo de los que realizan las mediciones, debe haber un estándar universal
y las diversas unidades para los distintos parámetros de importancia deben estar estandarizadas. El parámetro más importante en metrología es la «longitud», que puede medirse de varias formas y maneras.
Las mediciones desempeñan un papel vital en todos los campos de investigación y el progreso científico y tecnológico actual es el resultado del progreso en el campo de las mediciones. En general,
las mediciones se realizan para aumentar nuestro conocimiento y comprensión del mundo con vistas a
llevar una vida mejor. La ciencia de las mediciones es vital para el comercio y es la base de la ciencia y la tecnología modernas.
En la metrología, que literalmente es la ciencia de las mediciones, tenemos que ir un paso por delante
y preocuparnos también por la corrección de la medición. Tenemos que ver si el resultado
se da con la suficiente corrección y precisión para la necesidad particular o no. Por lo tanto, nos preocupan principalmente los métodos de medición basados en unidades y patrones acordados. La metrología
se ocupa, pues, del establecimiento, reproducción, conservación y transferencia de unidades de
medida y de sus patrones. La práctica de la metrología implica mediciones precisas
que requieren el uso de aparatos y equipos (instrumentos y complementos necesarios) que permitan obtener el
grado de precisión requerido.
La metrología, la ciencia de las mediciones, incluye todos los aspectos tanto teóricos como prácticos
referidos a las mediciones, cualquiera que sea su incertidumbre, y en cualquier campo de la ciencia o la
tecnología en que se produzcan. Así, la metrología es también la ciencia de la medición asociada a la
evaluación de su incertidumbre. Es importante entender que sólo medir no es la especificidad
de la metrología, sino que el núcleo de la metrología reside en la validación del resultado, en particular especificando
sus limitaciones reales. La metrología no se limita sólo a los patrones de longitud y masa, sino también a otros
parámetros en sectores de interés social, como la salud, la seguridad y la protección del medio ambiente.
El dominio de la ciencia de la medición es un requisito previo para el progreso de la propia ciencia.
La fabricación industrial y muchos campos de la vida exigen una actividad de alto nivel científico y técnico
en la que cualquier progreso que se logre tiene que pasar por el progreso de la metrología. La creciente automatización de la fabricación exige el máximo nivel de precisión. Hay que recordar
el famoso dicho de que el conocimiento del hombre sobre la naturaleza, el universo y cómo adaptar la naturaleza a su
propósito, avanza al mismo tiempo que su capacidad de medir con precisión.
El metrólogo tiene que entender los principios subyacentes para poder diseñar y desarrollar
nuevos instrumentos y también para utilizar los instrumentos disponibles de la mejor manera. Por lo tanto, la metrología también se ocupa de los métodos, la ejecución y la estimación de la precisión de las mediciones; los instrumentos de medición y los inspectores. Los estándares actuales de precisión y fiabilidad son tan elevados
que los instintos y sentidos básicos del hombre son inadecuados para hacerles frente’. Para ello, hay que recurrir a
instrumentos de medición de precisión y a diversos tipos de medidores y comparadores convencionales y sofisticados
.
Por lo tanto, puede decirse que la metrología se ocupa principalmente de (i) establecer las unidades de
medición, reproducir estas unidades en forma de patrones y garantizar la uniformidad de las
mediciones, (ii) desarrollar métodos de medición, {i) analizar la precisión de los métodos de
medición, establecer la incertidumbre de la medición, investigar las causas de los
errores de medición y eliminarlos.
En un sentido más amplio, la metrología no se limita a la medición de longitudes, sino que también se ocupa
de la inspección industrial y sus diversas técnicas. Debido a la gran revolución industrial y al gran
avance, la inspección industrial no significa simplemente el cumplimiento de las especificaciones establecidas
por los fabricantes. En realidad, la inspección se refiere a la comprobación de un
producto en varias etapas de su fabricación, desde la materia prima hasta los productos acabados e incluso las piezas ensambladas en forma de máquina. La inspección se realiza con calibres
y el metrólogo está íntimamente relacionado con el diseño, la fabricación y el ensayo de calibres
de todo tipo. La metrología dinámica se ocupa de la medición de pequeñas variaciones de naturaleza continua.
La ciencia de la medición se ha desarrollado hoy en día hasta llegar a equipos operados y controlados electrónicamente,
sistemas asistidos por ordenador para la supervisión en línea, instrumentos basados en la opto-mecánica, el láser y la fibra óptica, etc.
En lo que respecta a la medición de longitudes (inspección dimensional), nos ocuparemos de las mediciones lineales de no
precisión y de precisión y estudiaremos los diversos instrumentos utilizados para este
propósito. La normalización de las distintas unidades también es importante y estudiaremos cuáles son las
diversas normas para las mediciones lineales y cómo se intenta preservar y mantener
estas normas. También veremos cómo la norma de la onda luminosa nos ayuda a prescindir de las normas materiales. Para mediciones muy precisas, los métodos basados en los fenómenos de interferencia de las ondas luminosas
también formarán un capítulo aparte.
Las actividades metrológicas comienzan con el establecimiento de normas de medición, la evaluación de
diversos parámetros físicos, incluidas las dimensiones, el desarrollo de instrumentos y
técnicas de medición, y la calibración de los equipos de prueba y medición. Todo ello es esencial para una correcta
medición operativa de la calidad y de los productos y servicios suministrados por la industria. La industria actual exige no sólo la posibilidad de conseguirlo una sola vez, sino que aspira a una conformidad que incluya aspectos como la repetibilidad, la reproducibilidad, la intercambiabilidad, de muchas dimensiones y características y la evidencia de las mismas, para la confianza tanto de los productores como de los clientes. Esto es posible mediante la
creación de normas y técnicas de medición.
Debido a la producción en masa, es muy fácil darse cuenta de que no es posible medir los
varios elementos de un componente por métodos convencionales. Por lo tanto, se estudiarán en detalle otros dispositivos, es decir, calibradores y
comparadores. Además, tampoco es aconsejable medir todos los componentes
en la producción en serie si salen de máquinas automáticas. Se verá que la inspección de unos pocos componentes de un gran lote es suficiente para el estudio del control de calidad estadístico, cuyo conocimiento es muy esencial hoy en día. Para los productos ensamblados
en forma de máquina, es esencial que los movimientos relativos de varias partes de la máquina
tengan lugar de la manera deseada. Muchas veces, en la producción real, la medición de ángulos representa un gran problema y su comprensión exhaustiva, así como las diversas técnicas implicadas y la división circular, forman una parte importante de la metrología. A veces nos encontramos con varias mediciones que son realmente
muy típicas y los problemas de este tipo pueden resolverse fácilmente con la ayuda de algunas relaciones trigonométricas
. Tales mediciones se estudiarán en el capítulo de Mediciones Diversas.
Aquí cabe destacar que el hombre tiene que manejar varios instrumentos y el sentido del tacto
juega un papel muy importante. Para que todas las personas obtengan las mismas lecturas de un componente con el mismo
instrumento, éste debe estar diseñado de tal manera que siempre se aplique una presión constante entre el componente y el instrumento. Además, el instrumento debe sostenerse de manera que el sentido de la «sensación» presente en la mano esté libre para dar una decisión correcta. Sin embargo, en las máquinas universales, se intenta eliminar los errores humanos debidos a los diferentes sentidos del tacto y la sensación.
Las buenas máquinas y su correcto funcionamiento requieren superficies de muy buen acabado y, por tanto, el estudio del acabado de la superficie y los diversos métodos para estimarlo cuantitativamente son muy esenciales. Una de las herramientas más utilizadas por los metrólogos es el «indicador de cuadrante», que se estudiará en detalle por separado. La comprobación de calibres y las mediciones dinámicas también merecen toda la atención.
También trataremos la medición de roscas de tornillos y la medición de engranajes y
los calibres para roscas de tornillos, ya que son las piezas más populares con las que uno se encuentra en un taller y
máquinas.
También se dedica un capítulo a los ensayos no destructivos de metales y aleaciones para familiarizarse
con aquellos métodos que no destruyen el material y al mismo tiempo comprueban todas las
propiedades deseadas y examinan la estructura interna de los materiales para comprobar su homogeneidad.
Hay una gran concienciación sobre la calidad y las industrias están adoptando el enfoque de la Gestión de la Calidad
Total. Por ello, se han dedicado capítulos a los programas de garantía de calidad y a la gestión de la calidad total con referencia a la norma ISO 9000. También se dedica un capítulo a los sistemas de visión artificial.
En sentido amplio, la metrología (la ciencia y el arte de la medición de precisión, los ensayos y la evaluación) es la ciencia madre del desarrollo tecnológico. Los avances en la industria
dependen, en gran medida, de la calidad y fiabilidad de la exactitud dimensional y de la precisión
de las mediciones de otras características físicas.
1.1.1.

Metrología Legal.

La Metrología Legal es la parte de la metrología que trata las unidades de
medición, los métodos de medición y los instrumentos de medida, en relación con los
requisitos legales, técnicos y jurídicos. Garantiza la seguridad y la precisión adecuada de las mediciones. La falta de legislación relativa a las distintas medidas provocará una gran incertidumbre.
La metrología legal está dirigida por una organización nacional, a saber, el Servicio Nacional de
Metrología Legal, cuyo objeto es resolver los problemas de la metrología legal en un país determinado. Sus funciones
son asegurar la conservación de los patrones nacionales y garantizar su exactitud por comparación
con los patrones internacionales; y también impartir la exactitud adecuada a los patrones secundarios del
país por comparación con los patrones internacionales.
La organización contemporánea de la metrología incluye una serie de organizaciones internacionales, a saber: (a) La Organización Internacional de Pesas y Medidas: y (6) el Servicio Nacional
de Metrología Legal cuyo objetivo final es mantener la uniformidad de las medidas en todo
el mundo.
Las actividades del servicio de Metrología Legal son: control (ensayo, verificación, stand-
ardización) de los instrumentos de medida; ensayo de prototipos/modelos de instrumentos de medida ;
examen de un instrumento de medida para verificar su conformidad con los requisitos legales, etc.
La metrología legal tiene aplicación en:
(i) Transacciones comerciales (cantidad neta)
(ii) Mediciones industriales (control adecuado de la exactitud de la medición, a fin de garantizar
la intercambiabilidad con vistas a promover la producción en serie.
(iii) Mediciones necesarias para garantizar la salud pública y la seguridad humana.
Una ley nacional relativa a la metrología legal abarca los siguientes puntos:
(i) Unidades legales de medida. En 1976, el Parlamento promulgó una ley integral, la
Ley de Normas de Pesos y Medidas de 1976, para establecer el Sistema Internacional de Unidades (SI),
regular el comercio interestatal de pesos y medidas, y prever otros asuntos
importantes desde el punto de vista de la protección del consumidor.
(ii) presentación física de las unidades legales;
(Hi) jerarquía de las normas-su mantenimiento y custodia;
Normas nacionales (escalón-I)
Normas de referencia (escalón-II)
Normas secundarias (escalón-Ill A)
Normas de trabajo (escalón-Ill B)
(iv) especificaciones o reglamentos técnicos de los instrumentos de medida en cuanto a sus
requisitos metrológicos y técnicos ;
(v) control metrológico sobre los instrumentos de medida ; (aprobación del modelo, verificación inicial,
verificación periódica; verificación después de las reparaciones, inspección de la utilización de los instrumentos de medida)
(vi) control metrológico de los productos preenvasados ;
(vii) control de la fabricación, reparación y venta de los instrumentos de medida ;
(viii) organización/servicio relacionado con la metrología legal ;
(ix) imposición y recaudación de tasas ;
(x) sanciones por contravenciones ;
(xi) formación del personal.
1.1.2.

Metrología determinista.

Se trata de una nueva filosofía en la que la medición de piezas es
reemplazada por la medición de procesos. En la metrología determinista, se aprovecha al máximo la naturaleza
determinista de las máquinas de producción (las máquinas bajo control automático son totalmente deter-
minantes en su rendimiento) y todos los subsistemas de fabricación se optimizan para mantener un rendimiento
determinista dentro de unos niveles de calidad aceptables. En esta ciencia, los procesos del sistema
se supervisan mediante sensores de temperatura, presión, flujo, fuerza, vibración e impresión digital acústica,
siendo estos sensores rápidos y no intrusivos. Se aplican nuevas técnicas como la compensación de errores en 3D mediante sistemas de
CNC (Control Numérico por Ordenador) y sistemas expertos, lo que conduce a un control totalmente
adaptativo. Esta tecnología se utiliza en maquinaria de fabricación de muy alta precisión y en sistemas de
control para conseguir precisiones en microtecnología y nanotecnología.