REVISTA ARTICULOS GRUPO 10

Universidad Nacional de Colombia

2012

INDICE

ARTCULO

INTEGRANTES

TTULO

1

G10N12Samuel

G10N14Vanessa

G10N20Alejandro

G10N22Sebastin

Institutos de metrologa en el mundo

2

G10N06

G10N29felipe

G10N36lina

G10N37lina

Patrn del tiempo. Su evolucin y el reloj atmico de cesio.

3

G10N35sebastian

G10N07jair

Proyecto Avogadro

4

G10N25Alejandra

BIPM y la Metrologa

5

G10N21Andres

G10N18arley

Metrologa en el LIQ

6

G10N38Sebastin

G10N41Enrique

Patrones Metrolgicos

7

G10N21Andres

G10N18arley

G0N30andres

Laboratorio de metrologia

8

G10N10Yiseth

G10N23Camilo

G10N30Andres

G10N34Natalia

Metrologa Y El Metro En Colombia

9

G10N05marcela

Convencin del metro y el SI

10

G10N06heiner

G10N29felipe

G10N36lina

G10N37lina

Patron del tiempo

11

G10N04

Metrologa Legal,

Institutos de Metrologa en el Mundo

Samuel Fernndez Cd. 234643-G10N12Samuel

Juan Sebastin Nieto Cd.234676-G10N22Sebastin

Alejandro Lyons Cd.234677-G10N20Alejandro

Vanessa Garca lozano Cd. 234731-G10N14Vanessa

ProfesorJaime Villalobos, Ph.D.

Resumen A lo largo de la historia, la humanidad ha reconocido la importancia de la medicin en todas las actividades que ha desempeado, desde la simple comunicacin hasta las complejas transacciones comerciales que hasta el da de hoy se realizan, es por ello que la metrologa es una ciencia fundamental en el desarrollo tecnolgico, cientfico y social, basndose en esto se resuelve instruir al lector sobre algunos de los institutos de metrologa, El Instituto Nacional de Estndares y Tecnologas de Estados Unidos (NIST), el Instituto Nacional de Metrologa de la Repblica federal de Alemania (PTB) y la Oficina internacional de Pesos y Medidas (BIPM), y el Instituto Nacional de Metrologa de Colombia (INM), los cuales son institutos que debido a su investigacin, organizacin y su cantidad de publicaciones, son de gran importancia a nivel mundial, y por supuesto son de gran importancia cuando de Metrologa se habla

Palabras Claves Calibracin, Medida, Sistemas de medicin, Unidades.

INTRODUCCION

L

A metrologa es la ciencia e ingeniera de la medida, lo cual tambin incluye el estudio, mantenimiento y aplicacin del sistema de pesos y medidas. Esta ciencia como bien se sabe acta tanto en los mbitos cientfico, industrial y legal, como en cualquier otro demandado por la sociedad, haciendo que su objetivo fundamental sea la obtencin y expresin del valor de las magnitudes, garantizando la trazabilidad de los procesos y la consecucin de la exactitud requerida en cada caso; empleando para ello instrumentos mtodos y medios apropiados.

Instituto demetrologia

NIST: National Institute of Standards and Technology[footnoteRef:1] [1: La informacin fue obtenida de la pgina oficial del NIST: www.nist.gov]

(Instituto Nacional de Estndares y Tecnologas EE.UU)

El Instituto Nacional de Estndares y Tecnologas (NIST) con sede en Gaithersburg, Maryland, y Boulder, Colorado, es una agencia creada por el gobierno de los Estados Unidos (especficamente por la Agencia de Tecnologa y el Departamento de Comercio), para fomentar la innovacin y la competitividad industrial en el pas mediante la implementacin de estndares en metrologa, normas y tecnologa con el objetivo de mejorar la estabilidad econmica y la calidad de vida. [1]

El NIST fue fundado como agencia en 1901, hasta el ao de 1988 fue conocido como la Oficina Nacional de Normas. [2] En su misin busca cumplir con los siguientes programas:

La creacin de laboratorios que permitan realizar investigaciones de talla mundial en colaboracin con la industria, cuyos avances y descubrimientos se han puestos al servicio de la tecnologa e infraestructura para mejorar los productos y servicios de las compaas estadounidenses.

El NIST cuenta con laboratorios de fsica, tecnologas de la informacin, ciencia y tecnologa qumicas, ingeniera elctrica y electrnica, ciencia e ingeniera de materiales, ingeniera manufacturera, entre otros. Entre los ms destacados se encuentra el Laboratorio en Boulder, donde est el NIST-F1, un reloj destacado por ser el reloj atmico ms preciso del mundo, basado en la frecuencia de resonancia natural del cesio, y que suministra la hora oficial de Estados Unidos.[footnoteRef:2] [2: Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Nacional_de_Estndares_y_Tecnologa]

La Sociedad de Extensin Manufacturera de Hollings (Hollings Manufacturing Extension Partnership (HMEP)), consiste en una red nacional de centros locales encargados de ofrecer asistencia tcnica y de negocios para los pequeos fabricantes, con el fin de ayudarles a crear y mantener puestos de trabajo, incrementar las ganancias, y ahorrar tiempo y dinero.

El Programa Baldrige de Excelencia en el Desempeo (Baldrige Performance Excellence Program), el cual promueve la excelencia en el desempeo entre los fabricantes, las empresas de servicios, instituciones educativas, proveedores de salud, y organizaciones sin fines de lucro de Estados Unidos. Tambin organiza los Premios de Calidad Malcolm Baldrige (Malcolm Baldrige National Quality Award) que reconoce los logros de excelencia y calidad dentro de los sectores mencionados.

Desde el ao 1990 hasta el 2007 financio el Programa de Tecnologa Avanzada, que desde el 2007 fue reemplazado por el Programa de Innovacin Tecnolgica, mediante el cual otorga subsidios para la investigacin y el desarrollo de tecnologas innovadoras.

El NIST participa como representante de Estados Unidos en el Sistema Interamericano de Metrologa. Se encarga de proporcionar a diferentes usuarios de aproximadamente 1.300 Materiales de Referencia de Patrones de alta calidad y valor metrolgico; adicionalmente tiene a su cargo lugares especializados en medidas, como por ejemplo el Laboratorio Avanzado de Medicin (Advanced Measurement Laboratory). Todo esto lo convierte en uno de los institutos que mas aportes realiza a la metrologa.

Adems de los avances cientficos que promueve, este instituto da empleo a cerca de 2.900 cientficos, ingenieros, tcnicos de apoyo y personal administrativo. Adems, alberga a cerca de 2.600 asociados y usuarios de las instalaciones de la academia, la industria, y otras agencias gubernamentales.

Hoy en da, las mediciones y estudios del NIST estn orientadas especialmente hacia el campo de las nanotecnologas, debido a que pueden ser implementadas en cualquier sector con resultados destacables, sin embargo tienen diversos programas de estudio y proyectos en 16 temas que incluyen: biociencia y salud, manufacturas, transporte, energa, electrnica y telecomunicaciones, medio ambiente y clima, ciencia de materiales, entre otras.

PTB

(Physikalish TechnischeBundesanstalt)

IPTB-Braunschweig[footnoteRef:3] [3: http://www.coomet.net/members/germany/physikalisch-technische-bundesanstalt-ptb.html]

Qu es?

Es el Instituto Nacional de Metrologa de la Repblica federal de Alemania [3], el cual provee servicios tcnicos y cientficos, brindando medidas y/o contantes con la mayor precisin y fiabilidad.

La PTB es sinnimo de progresos y fiabilidad en cuanto a la metrologa para el beneficio de la sociedad, el comercio, la industria y la ciencia. Se encargan de los fundamentos de la metrologa en general, para la economa, la sociedad y asuntos internacionales.

Actan como la ms alta autoridad tcnica bajo el patrocinio del Ministerio Federal de economa y tecnologa.[footnoteRef:4] [4: http://www.bmwi.de/]

Historia.

Fue fundada en 1887 como Physikalish TechnischeReichsanstalt[footnoteRef:5], por iniciativa de Werner von Siemens y Hermann von Helmholtz; hasta 1934 estuvo bajo la supervisin del Ministerio del Interior y desde entonces del Ministerio de Educacin. [4] [5: Instituto Imperial de Fsica y tecnologa]

Qu hace?

Realiza la investigacin y el trabajo de desarrollo metrolgico como base para la determinacin de las constantes fundamentales y naturales, mantenimiento y difusin de las unidades del SI, ingeniera de seguridad, servicios regulados por la ley para la industria y transferencia de seguridad.

El uso de herramientas modernas permite que la PTB pueda realizar tareas de manera eficiente y completa.

Tambin est asociada con las universidades alemanas siendo parte de una comunidad de investigacin cuyos resultados y vnculos benefician a toda la sociedad.

Comparativamente, con la zona europea se encuentran en un nivel bastante alto; ya que junto con sus socios en los proyectos ejecutados en la cooperacin internacional, la PTB puede asegurar la fiabilidad de los resultados de medicin ante todo el mundo ahora y a largo a plazo.[5]

Divisiones.

Las principales sedes se encuentran en Berln y Braunschweig, cuenta con 1800 miembros que se dividen en ocho departamentos tcnicos y cientficos que estn encargados de ms de 100 secciones y proyectos; y de mejorar y/o mantener sus estndares con calidad. [6]

stos son los respectivos departamentos:

1. Mecnica y acstica.

2. Electricidad.

3. Qumica y Fsica.

4. ptica.

5. Ingeniera de precisin.

6. Radiacin ionizante.

7. Temperatura.

8. Fsica mdica y metrologa de tecnologas de la informacin.

Servicios.

La PTB ofrece certificacin en medidas y contantes que consta de evaluaciones de la conformidad con los esquemas de certificacin [7], como normas europeas, nacionales y homologaciones nacionales con respecto a las leyes alemanas de metrologa.

La PTB entrega anualmente cerca de 2500 certificados[footnoteRef:6], que pasan por ms de 100 evaluadores en los respectivos departamentos, complementndose con aproximadamente 40 auditores y expertos que trabajan en conjunto para reconocer y vigilar los sistemas de gestin de calidad. [6: Aprox. 30 tipos diferentes de certificacin.]

BIPM

(Bureau International des Poids et Mesures)

BIPM[footnoteRef:7] [7: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Metric_seal.svg?uselang=es]

Qu es?

BIPM, de sus siglas en francs Bureau International des Poids et Mesures, se refiere al Bur Internacional de Pesas y Medidas, es la coordinadora mundial de la metrologa [8], est compuesta por 56 pases miembros y 34 pases asociados[footnoteRef:8]. Estos pases miembros son los encargados de financiar a la entidad. [8: http://www.bipm.org/en/convention/member_states/]

Qu hace?

El objetivo de la BIPM es proveer las bases para formar un sistema de medidas nico y coherente que se pueda utilizar en todo el mundo, este sistema es conocido como el Sistema Internacional (SI), La BIPM busca difundir estndares de medida que cada vez tengan ms precisin, rango y diversidad. Un objetivo de la BIPM es encontrar una equivalencia entre todos los estndares de medicin en los diferentes pases.

Para cumplir su objetivo, la BIPM debe realizar funciones como la difusin de las unidades estandarizadas y la coordinacin a travs de comparaciones internacionales de los patrones de medicin de cada nacin.

Historia.

La BIPM fue creada el 20 de mayo de 1875 por representantes de 17 naciones, en la convencin del metro realizada en Paris en 1875, esta convencin dio a lugar a la BIPM, definiendo sus principales funciones, el presupuesto y su estructura administrativa.

La sede principal est ubicada en el suburbio de Svres en Paris en el Parc de Saint-Cloud. [9]

Divisiones y Organizacin

La BIPM est supervisada por el CIPM[footnoteRef:9], un comit compuesto por 18 miembros de diferentes pases. Este comit se encarga de recibir informes sobre los diferentes logros cumplidos por la BIPM y a partir del anlisis de estos informes, se encargan de propagar y mejorar el sistema internacional de unidades. [9: Comit Internacional de Pesas y Medidas]

Otra entidad que supervisa a la BIPM es la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), est se encarga de elegir a los miembros de la BIPM y de realizar una reunin de supervisin cada 4 aos. [10]

La BIPM est administrada por un director y se divide en los siguientes departamentos[footnoteRef:10]: [10: http://www.bipm.org/en/bipm/sections/]

1. Masa.

2. Tiempo.

3. Electricidad

4. Radiacin Ionizante.

5. Secretariado.

6. Servicios IT.

7. Qumica.

8. Trabajo y mantenimiento.

9. Calidad, salud y seguridad.

10. Enlace y comunicacin internacional.

11. Financiacin, administracin y servicios generales.

Servicios e investigacin.

La BIPM es la depositaria del kilogramo patrn internacional, este patrn de titanio e iridio es guardado y protegido rigurosamente, existen 6 copias oficiales del kilogramo patrn en la BIPM.

La comparacin de patrones internacionales es realizada en la BIPM, los pases llevan sus patrones y la BIPM los compara con sus estndares.

La BIPM saca boletines cada 6 meses para mantener actualizada la informacin.

El director de la BIPM realiza informes anuales sobre las actividades realizadas y el manejo administrativo de la entidad.

La revista Metrologa es publicada por la BIPM, mostrando los aspectos metrolgicos ms importantes en la actualidad. [11].

La BIPM ofrece una amplia variedad de artculos cientficos realizados por la entidad.

INM

Instituto Nacional de Metrologa Colombiano[footnoteRef:11] [11: Tomado de: http://www.sic.gov.co/es/web/guest/entra-en-funcionamiento-el-instituto-nacional-de-metrologia]

Qu es, Qu hace?

El INM es un organismo tcnico que posee autonoma administrativa y financiera, que se encarga de la metrologa cientfica e industrial dirigida a garantizar la trazabilidad de las mediciones, el cumplimiento de los estndares internacionales y de ofrecer la capacidad tcnica de verificacin de la calidad de los productos que se fabrican y se comercializan en Colombia, as como el cumplimiento de los compromisos internacionales en materia de calidad. El instituto tambin tiene por objetivo la coordinacin nacional de la metrologa cientfica e industrial, y la ejecucin de actividades que permitan la innovacin y soporten el desarrollo econmico, cientfico y tecnolgico del pas, mediante la investigacin, la prestacin de servicios metrolgicos, el apoyo a las actividades de control metrolgico y la diseminacin de mediciones trazables al sistema Internacional de unidades (SI).[12]

Historia.

La creacin del INM fue trabajado mediante una propuesta, considerando que en las Bases del Plan Nacional de Desarrollo se reconoci la importancia de fortalecer la institucionalidad en materia de mediciones fsicas y qumicas para efectos cientficos e industriales y la necesidad de articular una Red Nacional de Metrologa, y que la creacin de un Instituto Nacional de Metrologa (INM). Esta propuesta fue descrita por el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo y el Departamento Nacional de Planeacin , llevndose a una reunin para socializarse el dajueves 5 de mayo de 2011 , donde se conto con la colaboracin del Proyecto Asistencia Tcnica al Comercio.[footnoteRef:12] [12: Tomadode: http//www.asistenciatecnicaalcomercio.gov.co/noticia.php]

Divisiones y Organizacin

El Instituto Nacional de Metrologa -INM, para el desarrollo de sus funciones tiene la siguiente estructura:

1. Direccin General.

1.1. Oficina Asesora de Planeacin.

2. Secretara General.

3. Subdireccin de Metrologa Fsica.

4. Subdireccin de Metrologa Qumica y Biomedicina.

5. Subdireccin de Innovacin y Servicios Tecnolgicos.

6. rganos de Asesora y Coordinacin.

6.1. Comisin de Personal.

6.2. Comit de Coordinacin de Control Interno.

Algunas funciones generales son

1. Participar en la formulacin de las polticas en materia metrolgica y ser el articulador y ejecutor de la metrologa cientfica e industrial del pas.

2. Desarrollar las actividades de metrologa cientfica e industrial para el adelanto de la innovacin y el desarrollo econmico, cientfico y tecnolgico del pas, en coordinacin con otras entidades y organismos.

3. Asegurar la trazabilidad internacional de los patrones nacionales de medida y representar los intereses del pas en los foros nacionales e internacionales de metrologa cientfica e industrial.

4. Establecer, custodiar y conservar los patrones nacionales de medida correspondientes a cada magnitud, salvo que su conservacin o custodia sea ms conveniente en otra institucin, caso en el cual el Instituto Nacional de Metrologa - INM establecer los requisitos aplicables y, con base en ellos, designar a la entidad competente.

5. Asegurar la trazabilidad de las mediciones al Sistema Internacional de unidades (SI) definido por la 'Conferencia General de Pesas y Medidas de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) y hacer su divulgacin.

6. Proporcionar servicios de calibracin a los patrones de medicin de los laboratorios, centros de investigacin, a la industria u otros interesados.[14]

References

[1]. NIST, [En lnea] http://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Nacional_de_Estndares_y_Tecnologa.

[2]. NIST [En lnea] http://www.nist.gov.

[3]. PTB, [En lnea] http://es.wikipedia.org/wiki/Physikalisch-Technische_Bundesanstalt

[4]. PTB, Historia. [En lnea] http://www.bogota.diplo.de/Vertretung/bogota/es/07EZ/WerWirSind/Institutionen/seitePTB.html

[5]. PTB, Briefpresentation. [En lnea] http://www.ptb.de/cms/en/dieptb/ptb-a-brief-presentation.html

[6]. PTB, Structure. [En lnea] http://www.ptb.de/en/fachabteilungen/struktur.html

[7]. PTB, Certificationbody. [En lnea] http://www.ptb.de/cms/en/dienstleistungen/certification-body.html

[8]. BIPM, [En lnea] http://www.bipm.org/en/home/

[9]. BIPM, [En lnea]http://es.wikipedia.org/wiki/Oficina_Internacional_de_Pesas_y_Medidas

[10]. BIPM, [En lnea] http://www.bipm.org/en/convention/cgpm/

[11]. BIPM, [En lnea] http://iopscience.iop.org/0026-1394

[12]. http://www.sic.gov.co/es/web/guest/entra-en-funcionamiento-el-instituto-nacional-de-metrologia

[13]. http://www.asistenciatecnicaalcomercio.gov.co/noticia.php?id=225

[14]. Decreto Numero 4175 de 2011 Por el cual se escinden unas funciones de la Superintendencia de Industria, y Comercio, se crea el Instituto Nacional de Metrologa y se establece su objetivo y estructura.

PATRN DEL TIEMPO, SU EVOLUCIN Y EL RELOJ ATMICO DE CESIO

Heiner Bello, Felipe Patio, Lina Santana, Lina Soler

Universidad Nacional de Colombia

Fundamento de electricidad y magnetismo

ProfesorJaime Villalobos, Ph.D.

Resumen- Este artculo informativo, describe el patrn del tiempo o referencias que se han tomado para medir el segundo durante la historia y sus diferentes instrumentos de medicin. Finalmente se describe el reloj atmico de cesio, actual patrn para la estandarizacin del segundo.

Palabras clave: Reloj atmico, cesio, patrn, tiempo, segundo.

1. INTRODUCCIN

El patrn del tiempo, es el segundo expresado por el smbolo s. Este patrn se mide mediante el tiempo atmico del reloj del istopo de cesio 133. La definicin del segundo es la siguiente: Un segundo es el tiempo que demoran 9.192.631.770 oscilaciones de la radiacin del cesio-133 a temperatura del cero absoluto. Pero esto no ha sido siempre as y el tiempo se ha medido de diferentes maneras durante la historia, el ms preciso que se utiliza es el ya mencionado de cesio, pero se estn construyendo otros como el de aluminio que ser an mejor, ya que no se atrasar ni se adelantar un segundo en menos de mil millones de aos.

2. EL SEGUNDO EN LA HISTORIA

De lo ms antiguo que se conoce para la medicin del tiempo, son las clepsidras. Estas son relojes de agua que funcionaban mediantes un orificio que permita la salida del agua en un tiempo determinado. Estos se podan utilizar para medir el tiempo en las estaciones del ao, tiempo de oradores en tribunales, etc.

Aproximadamente en el siglo XI Su Song, un famoso chino erudito que se especializ como ingeniero, poeta, anticuario, y el embajador de la dinasta Song, construy un complejo mecanismo a base de agua para indicar periodos de tiempo con sonidos.

Luego se conocen los relojes de arena. Estos se basan en el mismo funcionamiento que las clepsidras, pero con el flujo de arena. El flujo de la arena por un orificio o una determinada rea permita contabilizar el tiempo de diferentes maneras, dependiendo de la cantidad de arena o del tamao del orificio. Estos se usaban por ejemplo para los ejrcitos romanos durante la noche, contabilizar jornadas de trabajo en barcos durante navegaciones, entre otros.

El fuego tambin fue un recurso utilizado para medir el tiempo. Esto funcionaba mediante velas marcadas, a medida que se derretan y pasaban las correspondientes marcas, se poda tener en cuenta el tiempo pasado.

Los cuadrantes solares tambin conocidos como relojes de sombra marcaban el momento del da, segn la posicin y la longitud de una sombra generada por el sol en una superficie, que para contabilizar el tiempo, estaba numerada. Existan gran variedad de cuadrantes con muchas formas: cuadrantes planos, cbicos, globos, escalones numerados o cuadrantes porttiles. Se considera que uno de los cuadrantes ms grandes encontrados es stonehenge que data hacia 1900 A. C. en el Reino Unido; la posicin de las piedras que lo conforman y la disposicin del horizonte sealan diferentes etapas del ao.

Ante la imposicin de la religin catlica mundialmente, el tiempo se midi conforme a esta. Un ao estaba dividido en 4 etapas. De pascua a pentecosts, de pentecosts a septiembre, de septiembre a la cuaresma y de la cuaresma a la pascua. Tambin dividan el da en siete horas. Para anunciar el momento del da, se hacan sonar las campanas de los monasterios cada seis horas, tiempo eclesistico.

Los relojes mecnicos comenzaron a aparecer en el siglo XIII, en acero fabricados por herreros, estos sufran un desajuste de 15 a 30 minutos diarios, por los cambios fsicos del material del que estaban hechos. En el siglo XV se inventaron los relojes de una sola manecilla que marcaba la hora, y en el siglo XVII los relojes de pndulo que funcionaban con la gravedad, los primeros con los que se podan contabilizar los segundos.

Hacia el siglo XIX se invent el reloj elctrico en el cual el pndulo no funcionaba con la gravedad sino por un electroimn y una batera.

Finalmente llegaron los relojes de pulsera. Comenzaron con el reloj de cuarzo en el siglo XX. Este funcionaba por fenmenos cunticos, las vibraciones generaban una corriente de frecuencia que accionaba el mecanismo.

3. RELOJ ATMICO

Los relojes atmicos son los ms precisos hasta ahora, el ms generalizado es el del istopo de cesio 133, que sufre un error de un segundo cada 30.000 aos. El primero fue desarrollado con amoniaco pero no era significativamente mejor que el de cuarzo.

Un segundo segn estos relojes corresponden a 9.192.631.770 ciclos de la radiacin del cesio. Se opt por este digito ya que es la duracin ms cercana al segundo en el tiempo de efemrides (tiempo astrolgico igualado al tiempo universal cerca de 1902).

4. MECANISMO DEL RELOJ ATMICO DE CESIO

Figura 1: Imagen tomada de http://whyfiles.org/078time/

En 1952 el NIST logra por primera la medicin precisa de la frecuencia del cesio para el reloj atmico

El reloj de cesio fue construido (figura 1) por primera vez en 1955 por Louis Essen y J. Parry. Aunque este sigue siendo el patrn del tiempo, se estn desarrollando unos relojes ms precisos como el de aluminio que solo se desajusta en un segundo cada 3,7 mil millones de aos, este es un tipo de reloj conocido como reloj de lgica cuntica, originalmente tena tomos de aluminio y de berilio.

Figura 2: Imagen tomada de NIST .National Institute of Standards and Technology. http://www.nist.gov /pml/div688/grp50/primary-frequency-standards.cfm

Funcionamiento:

El reloj de cesio funciona con base a la radiacin que generan las estructuras hiperfinas del tomo.

Las estructuras hiperfinas son las perturbaciones que se generan por el cambio en los niveles de energa de los electrones. Estos cambios de energa se dan por la interaccin entre el espn del electrn (un campo magntico) y el momento magntico del ncleo. Cuando se dan estas perturbaciones, los tomos de cesio absorben la energa e irradian luz, los que son detectados por una celda fotosinttica, y as es que se sincronizan.

Para que se generen las estructuras hiperfinas, los tomos son previamente ralentizados y enfriados por un bombardeo con lser (as se crea un campo magntico que permite el siguiente proceso), y se pasan por una propagacin de microondas generadas por un oscilador electrnico y un radioemisor, que al estar en la misma frecuencia con el tomo cambia su nivel de energa.

Los tomos de cesio emiten ondas de luz que se repiten 9.192.631.770 veces cada segundo, en un segundo estas ondas tienen una frecuencia de 9.192.631.770 Hz. As que 9.192.631.770 veces esta radiacin es lo que se conoce como un segundo.

5. BIBLIOGRAFA

[1]Colaboradores de Wikipedia, ((Historia de la relojer__a)), ((Reloj at_omico)), Wikipedia, la enciclopedia libre,(2012). Disponible en: http://es.wikipedia.org/

[2]Juan Fern_andezMacarr_on, Los Conceptos Espacio y Tiempo, AstroF_acil ,(2012). Disponible en: http://www.astrofacil.com/Articulos/articulos.html.

[3]Instituto Latinoamericano de la Comunicacin Educativa (ILCE), Midiendo el Tiempo, Red Escolar ILCE,(2000). Disponible en: http://redescolar.ilce.edu.mx /redescolar/act_permanentes/historia/histdeltiempo/pasado/tiempo/p_midien.htm.

El Faltante De Las Medidas Bsicas (SI)

Sebastin Sanabria Sanabria (174817)- Jair Castro Romero (174794)

Se cree que quien encuentre la relacin que involucre el nmero de Avogadro ser conocido por toda la historia, ya que lograra estabilizar el peso de manera cualitativa y eliminar la dependencia de una materia fsica que lo caracteriza desde 1889.

A pesar de la proteccin que se busca con las tres campanas que disminuyen las interacciones con el medio del kilogramo patrn que est compuesto por una aleacin de platino-iridio que es menos reactivo, y su ubicacin en una caja fuerte.

Debido al cambio en la masa que se presenta anualmente de aproximadamente 5x10-8 Kg, se presenta la necesidad imperativa de encontrar la relacin del Kg frente a las constantes naturales clsicas, por ello se estn desarrollando 4 planteamientos experimentales, que compiten por este logro, estos son:

La balanza de Watt: tiene en cuenta a la fsica electromagntica ya que se mide el peso causado por la masa con la fuerza de lorentz, y se quiere encontrar la dependencia con la constante de Planck, desde Inglaterra

Proyecto Avogadro

Tiene como objetivo determinar la exactitud de la constante de Avogadro, a base de un Mono cristal de silicio, pero depende en gran medida del tipo de isotopo que se usa ya que el silicio cuenta con los isotopos 28,29 y 30, debido a esto la masa molar tendra que ser la suma de las masas por los ponderados de la abundancia relativa, as lograramos cuantificar la cantidad de monocristal utilizado, pero se presentan problemas habituales de los slidos como dopajes, tomos extraos, espacios y vacantes, por ello se vern afectados parmetros como la densidad, estructura, y el grosor de la capa de oxido superficial.

Adems de los cuidados referentes al silicio se debe considerar el anlisis geomtrico previo que se debe realizar para correlacionar los datos con la confianza emitida por el observador, es importante contextualizar el uso de la celda unitaria (cara centrada en el cuerpo) del silicio puesto que con ello se puede encontrar la fraccin de espacios vacio en la monocapa para evaluar de mejor manera este proceso.

A pesar de realizar el proceso para que no se presentes defectos dentro de la monocapa sabemos que un cristal perfecto solo se producir a las 0 K, por ello siempre tendremos una mayor cantidad de defectos al tener una mayor temperatura, esto se puede identificar de mejor manera por medio de la interferometria de rayos X. respecto a las diferencias en la densidad es conveniente tener en cuenta la forma y el dimetro de la esfera de silicio pero con algunos nanmetros de incertidumbre, para que el interfermetro logre realizar de la mejor manera su trabajo se deben procesar los cristales de la mejor manera para que estos tengan un parmetro de calidad optimo, lo que conlleva pocas impurezas, homogeneidad y distribucin de isotopos, esto se lleva a cabo para cuantificar la cantidad de influencia dentro del slido.

Los valores de interferencia de los tomos de carbono y oxigeno estn tabulados en la literatura, lo que hace que la incertidumbre disminuya a un rango de (-9) en notacin cientfica, por ello cuantificando y eliminando estas interferencias para manejar un cristal hipotticamente perfecto, para encontrar una constante de red cristalina la cual sera un valor natural. Pero no ha sido posible encontrar una homogeneidad en el proceso debido a que se usaron monocristales de fabricantes diferentes, ya que las condiciones de fabricacin varan entre el ambiente de produccin. Es importante denotar que la superficie de cada esfera de monocristal presenta defectos causales de diferencias importantes en el volumen de monocapa, por ello es muy difcil de controlar el dopaje con otros tomos adems de el cambio de superficie entre una y otra esfera, inclusive cuando las esferas preparadas son del orden de 10 cm y 1 kg de peso, para disminuir los posibles errores se escogi la forma esfrica debido a que no posee bordes o aristas que podran desprender material fcilmente.

Pero los clculos aun no terminan. Pues es de utilidad encontrar el volumen molar y la masa molar, lo que se ve difcil debido a la alta incertidumbre (-7) en notacin cientfica.

A pesar de los problemas que hay con la relatividad de la incertidumbre se usa el instrumento con el cual se considera la exactitud es mayor, por medio de la espectroscopia de masas. Esto conllevo a diferencias marcadas entre los diferentes productores de esferas de silicio debido a la alta incertidumbre, finalmente se logro encontrar que existe una correlacin entre las diferencias de produccin y la masa molar encontrada despreciando los posibles defectos del slido. Entonces el grupo de trabajo decidi no tomar en cuenta este valor hasta que se aclare el proceso de determinacin del volumen molar del silicio, en estos momentos la desviacin estndar indica que hay un error del 0.04% que en trminos macroscpicos se considera como un error muy significativo y que se debe disminuir homogeneizando la fabricacin de monocristales, as como disminuyendo el nmero de fabricantes que son la causal del alto grado de error, tambin es bastante atribuirle el error debido a la inseguridad de el manejo de los diferentes isotopos, puesto que se considera como si trabajase con una proporcin especifica pero que continuamente puede estar cambiando con los procesos.

La ecuacin que redefinira el kilogramo usando la constante de Avogadro (NA) y la definicin de unidad de masa atmica (u), es:

El (NA) basado en un monocristal de Silicio, est definido como:

Donde es la masa molecular, y es la masa media de un tomo de silicio. Para determinar la masa molecular, se tienen en cuenta sus tres isotopos:, adems de su abundancia relativa (, y se pondera tal que:

Ahora, se define la masa media de un tomo de silicio como el volumen ocupado por un tomo, multiplicado por la densidad del monocristal . Adems, el volumen atmico viene dado en trminos de volumen de celda unitaria de silicio, dividido entre la cantidad de tomos por celda. Considerando el volumen molecular, , y reemplazando en la ecuacin anterior, se tiene que:

En la estructura cristalina ideal de silicio, existen ocho tomos por celda unitaria, sin embargo, en la realidad, dicha estructura posee defectos puntuales, es decir, existen vacantes e intersticio que alejan el cristal de la idealidad, por lo que el nmero de tomos por celda vara.

Con estas ecuaciones, se puede afirmar que la constante de Avogadro relaciona los valores de la escala atmica con los de escala macroscpica.

Para que el proyecto Avogadro tenga sentido, se requiere una incertidumbre relativa tpica en las medidas debe ser mximo , por lo cual se tienen en cuenta principalmente tres parmetros:

1. Mantener el margen de error del dimetro, en la determinacin de la densidad, en el orden de nanmetros. Para esto se usa un interfermetro ptico tipo Fizeau, con el cual se puede medir el dimetro de las esferas de silicio monocristal. El interfermetro posee un laser de Helio-Nen, estabilizado con yodo.

2. El grosor de capa de oxido de silicio que se forma en la capa de la estructura cristalina (adems de otras impurezas que afectan la densidad) , altera la idealidad del slido, por lo que es necesario medir el grosor de esta capa, se usan tcnicas como :

Refectrometria en Infrarrojo y en rayos x.

Elipsometria (tcnica de anlisis ptica que se basa en el cambio del estado de polarizacin de la luz que se incide sobre un material).

Exploracion con microscopio de efecto tnel,

Entre otras.

3. La condicin ms importante para la determinacin del numero de Avogadro, es tener el monocristal de silicio lo ms cercano a la idealidad que sea posible, esto es con propiedades tales como:

Homogeneidad a largo u corto plazo.

Pocas impurezas

Sin ningn tipo de defectos.

Entre otros

Para conocer si cumple esto, se puede usar la interferometria de rayos X, con lo cual se puede conocer, factores como la presencia de O2 y H2O que son las principales causas de la incertidumbre en las medidas.

Los distintos tipos participantes, fabricaron monocristales bajo condiciones distintas para llevar a cabo los experimentos, as por ejemplo, el instituto de metrologa australiano, CSIRO, fabricaron esferas de silicio, que ofrece ventajas especiales tales como:

No poseen bordes o aristas por donde se pueda desprender materia fcilmente.

Se reduce la friccin.

Se reduce la dispersin trmica.

Se anulan los efectos de empuje.

Despus de las medida tomadas, bajos las ecuaciones anteriormente presentadas, se llega un valor de . La desviacin tpica de este valor corresponde a una incertidumbre relativa de 4*10-7, por lo que se requiere mejorar la fabricacin y calidad de los monocristales, reducir la incertidumbre en las magnitudes fsicas involucradas (Volumen, constante de red cristalina, masa, composicin qumica, entre otras). Sin embargo, aun est presente el problema de la determinacin de la masa molar, presentando propuestas como la emisin instantnea de rayos gamma de silicio, como mtodo de espectroscopia de masas.

Si se lograra reducir la indeterminacin en la determinacin de la masa, se podra dar un valor para u en la ecuacin , definiendo el kilogramo como: un kilogramo es la masa en reposo de (obtenido de ) tomos de libres en su estado fundamental.

El Experimento de la acumulacin de iones oro (Glaser)

Consiste en acumular en un separador de masas una masa apreciable y cuantitativa de un haz de iones de oro, as medir la cantidad de tomos acumulados e integrar el flujo inico respecto al tiempo. El tratamiento matemtico involucra varias derivaciones implcitas del flujo respecto al tiempo en el cual tambin se tiene en cuenta la carga elctrica, el efecto josephson y el efecto hall cuntico.

El experimento tambin puede realizarse para encontrar el peso de un tomo de Au en Kg o su masa atmica y as encontrar la siguiente relacin:

El montaje consiste en mantener un flujo constante de iones y hacer que la corriente tambin produzca una intensidad, la cual har que los tomos se ionicen y as lograr acumularLOS en alguna superficie. Sabemos que es usado el oro debido a que solo tiene un isotopo estable lo que hace que los clculos sean ms concretos y disminuyan su incertidumbre relativa, se debe controlar el tiempo de acumulacin porque si la intensidad de la corriente no es proporcional a la masa del isotopo esta har que no haya ningn tipo de incertidumbre en la masa del oro, el proceso tiene lmites con respecto a la energa involucrada y el tamao involucrado.

Bibliografa

Pginas web

http://www.cenam.mx/publicaciones/gratuitas/descarga/simposio%202002/doctos/pl002b.pdf , Ernst O. Gbel, Consultada 16 Mayo del 2012.

http://oa.upm.es/200/1/CARMEN_MATILLA_VICENTE.pdf, Carmen Mantilla, Consultada 15 de Mayo del 2012.

http://www.indecopi.gob.pe/repositorioaps/0/13/jer/cap_simposiodmetrologia/Ruben-1.pdf, Ruben J. Lazos Martinez, Consultada el 15 de Mayo del 2012.

http://www.latindex.ucr.ac.cr/ing006/ing006-01.pdf, Luis Omar Becerra Santiago, Consultada el 16 de Mayo del 2012.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA- SEDE BOGOTA - FACULTAD DE CIENCIAS- FUNDAMETOS DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO - 2012

BIPM y la Metrologa

Alejandra Osorio Hernndez (245268)

Fundamentos de Electricidad y Magnetismo

Universidad Nacional de Colombia

Tanto la fsica moderna como cualquiera de las actividades diarias de los seres humanos estn enmarcadas en situaciones en las cuales se requiere de medidas estandarizadas y de fcil reproductibilidad. La talla de una persona le permite comprar prendas de vestir a su medida, el nmero del calzado, en centmetros o en pulgadas facilita la compra del mismo en cualquier parte del mundo. El tiempo de duracin de un partido de ftbol es por acuerdo de la FIFA de 90 minutos, pero muchos torneos se han definido en los minutos adicionales dados por los rbitros, generando no pocas polmicas y malos entendidos. Se requiere un acuerdo sobre cuantos minutos puede conceder un rbitro.

La medicin estandarizada al ser una necesidad de las sociedades civilizadas, se desarrollo inicialmente debido a requerimientos de comerciantes y gente del comn que requeran de unidades patrn que les facilitaran las transacciones comerciales y los intercambios de productos de una manera justa. En la antigedad el pie medieval permita medir la tierra y era una medida de uso comn entre griegos y romanos, cuando las legiones romanas recorran el mundo, medan sus avances en passus o pasos, que equivalan a cinco pies romanos. Mil passus, o miliapassuum fue el precursor de la milla britnica. Cuenta la leyenda que la yarda, o doble codo, fue fijada en el siglo XII por Enrique I de Inglaterra como la distancia desde su nariz a la punta de su dedo ndice extendido.[footnoteRef:13] [13: HETCH, Eugene. Fsica en Perspectiva. Ao 1987.Wilmington, Delaware, E.U.A. Addison-Wesley Iberoamerica.]

Cuando los franceses empezaron a construir el sistema mtrico, definieron el peso en funcin de un volumen fijo de agua, dicha medida fue revaluada hacia 1889, descartando el peso como unidad fundamental y e acuerdo con las ideas de Newton, se redefini el kilogramo como la unidad de masa, ya que la misma es invariante respecto a su situacin geogrfica. La masa de cualquier elemento pueda determinarse por comparacin respecto a un conjunto de masas patrn.

En la actualidad, la unidad del sistema internacional de tiempo es el segundo, se define como 9192631770 vibraciones de un tomo de cesio 133, medido con un reloj de has atmico. Este sistema ofrece una precisin de una parte en un billn, lo que equivale a un error de aproximadamente un segundo en 30 000 aos.1

Hace ms de 3000 aos, los egipcios utilizaban la clepsidra o reloj de agua para medir el tiempo de la tarde, cuando los relojes de sombra no funcionaban, los relojes solares de cualquier tipo tambin eran de uso comn de griegos y romanos. Todas estas nociones bsicas de longitud, masa y tiempo fueron cuantificadas en la antigedad, desarrolladas posteriormente por los cientficos y trasladadas para el uso de la fsica y de la sociedad civil.

Son entonces los franceses durante su revolucin y lo britnicos que requeran un sistema infalible que les permitiera movilizar su flota de barcos, quienes primero se preocuparon por estandarizar los sistemas de medida.

La BIPM por sus siglas en francs, Buro internacional de pesos y medidas, es en la actualidad el coordinador mundial de la metrologa, que es la ciencia e ingeniera de la medida. Acta en los mbitos cientficos, industriales y legales. Tiene como propsito fundamental la obtencin y expresin del valor de las magnitudes, garantizando la trazabilidad de los procesos y la consecucin de la exactitud requerida en cada caso; empleando para ello instrumentos mtodos y medios apropiados, permitiendo asegurar la comparabilidad internacional de las mediciones y la intercambiabilidad de los productos a escala internacional.

Est ubicada en el suburbio deSvres, enPars. Es la depositaria del kilogramo patrn internacional, nica unidad materializada delSistema Internacional de Unidades(SI) que persiste. Histricamente la metrologa ha pasado por diferentes etapas; inicialmente su mxima preocupacin y el objeto de su estudio fue el anlisis de los sistemas de pesas y medidas antiguos. Sin embargo, desde mediados delsiglo XVIel inters por la determinacin de la medida del globo terrestre y los trabajos correspondientes pusieron de manifiesto la necesidad de un sistema de pesos y medidas universal, proceso que se vio agudizado durante larevolucin industrialy culmin con la creacin de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas y la construccin de patrones para elmetroy elkilogramoel 20 de mayo de1875.La Oficina define que su cometido es"asegurar en todo el Mundo la uniformidad de las mediciones y su trazabilidadal Sistema Internacional de Unidades".

Bajo los trminos de la convencin del metro, la BIPM opera bajo la exclusiva supervisin del Comit Internacional de Pesos y Medidas (CIPM), que a su vez se encuentra bajo la autoridad de la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM). La CGPM elige los miembros de la CIPM, y rene peridicamente, en la actualidad, una vez cada cuatro aos representantes de los gobiernos de los Estados miembros. La CIPM ha establecido un nmero de Comits Consultivos que renen a los expertos mundiales en los campos especficos como asesores en temas cientficos y tcnicos.

El trabajo cientfico del buro se centra en proyectos como:

International Avogadro Coordination (IAC) Project; en el que se busca determinar la constante de Avogadro con un error menor a 2 x 10 -8.

BIPM ensemble of massstandards; se busca materiales con los cuales se puedan elaborar patrones de medida que sean estables en el tiempo, en este sentido, desde el 2009 la BIPM esta trabajando para establecer un conjunto de 12 estndares de comunicacin y se incluyen artefactos hechos de acero inoxidable, Pt- IR y de silicio.

Calibrationservices; El BIPMofreceun servicio de calibracinde1kg enlos estndaresde acero inoxidable.Este servicio est disponiblede forma gratuita aINM de losEstados miembros de laConvencin del Metro. La incertidumbre estndar combinadaactualmente asignado ala calibracin de un estndar de1 kgde acero inoxidablees tpicamente0,015 mg.

International prototype of thekilogram; El prototipo internacional del kilogramo IPK es el artefacto cuya masa se define en la actualidad como la masa del SI (Sistema Internacional de Unidades). Su forma es un cilindro con dimetro y altura de aproximadamente 39 mm. Se elabora con una aleacin del 90% de platino y 10% de iridio. El IPK se ha conservado en el IBPM desde 1889, inicialmente con dos copias oficiales.

La unidad de masas se distribuye en todo el mundo por las comparaciones del IPK de forma indirecta por un sistema jerrquico. El primer paso de estas comparaciones es con un subconjunto de las copias oficiales del IPK, seguido de las calibraciones de los ejemplares conocidos como prototipos nacionales que son las normas nacionales primarias. Histricamente, el IPK se ha comparado a sus copias oficiales, a intervalos de 40 aos, se actualizan y son difundidas a todos los estados miembros.

Adicionalmente la organizacin realiza diversas publicaciones cientficas en estudios de metrologa, radiometra, fotometra, qumica, electricidad, masa y otras de literatura abierta a todos los pblicos.

Es la naturaleza de este tipo de organizaciones la de calibrar los sistemas de medida de acuerdo con los avances cientficos y tecnolgicos de la poca, pues si el desarrollo tecnolgico lo permite se requerirn otras miradas desde la ptica de la nanotecnologa y si la curvatura del universo lo permite sern otras las necesidades en los viajes a otras dimensiones de la galaxia.

Cuando puede medirse aquello de lo que se habla y expresarlo en nmeros, ya se sabe algo sobre ello; pero cuando no puede medirse, cuando no puede expresarse en nmeros, su conocimiento es pobre e insatisfactorio: puede ser el comienzo del conocimiento, pero en el pensamiento apenas se ha avanzado hacia el estado de la ciencia.

Lord Kelvin 1824 1907

Universidad Nacional sede BogotFundamentos de electricidad y magnetismoAndrs Felipe Martnez Arias cd.: 245247Brayan Arley Lpez Gmez cd.: 245241Metrologa.

Resumen

En Colombia las datos obtenidos experimentalmente con cualquier instrumento de medida es verificado por la sper intendencia de industria y comercio la cual se encuentra respaldada por el laboratorio nacional de metrologa por medio del cual se lleva una metrologa legal en todo el pas. La ONAC es el ente encargado de acreditar el trabajo de cualquier organismo certificando su calidad basado en su metrologa. El laboratorio de Ingeniera Qumica de la Universidad sede Bogot se encuentra actualmente en proceso de acreditacin cumpliendo la norma ISO 17025 la cual certifica cualquier laboratorio de ensayos y calibracin y en ella se encuentran los requisitos que debe cumplir.

Metrologa en el LIQ

La metrologa, es la ciencia que tiene como objeto el estudio de las medidas, ya que esta, experimentalmente, es la que le da validez a una escala, mostrando as, que tan precisa y verdica es.

Industrialmente, se deben verificar las medidas realizadas, como disposicin para determinar la calidad de un producto, en Colombia, lo anterior se encuentra regulado por la Sper Intendencia de industria y Comercio, la cual, promueve la calidad y reglamenta el proceso de toma de medidas en la industria.

La Sper Intendencia de Industria y Comercio, se encuentra respaldada por el Instituto Nacional de Metrologa (INM), tratando como su fin principal, el encargarse de conservar los patrones nacionales de medidas y respaldar la metrologa legal.

A causa de la constante bsqueda para mejorar la calidad en la industria, fue necesaria, la presencia de un ente regulatorio que acreditara y certificara la confiabilidad, la trazabilidad y la calidad de la industria, aquella organizacin, es conocida como la ONAC (Organismo Nacional de Acreditacin en Colombia), que entre sus funciones, est el acreditar y certificar la calidad de personas, marcas y productos.

Ahora, en el interior de la Universidad Nacional De Colombia (Sede Bogot), se encuentra el laboratorio de Ingeniera Qumica, el cual, participa en el proceso de acreditacin ante la ONAC, entre sus exigencias, se pide que se cumpla con la norma ISO 17025, que contiene los requisitos generales para los laboratorios de ensayos y calibracin echa por el instituto Colombiano de Normas Tcnicas de Certificacin (ICONTEC).

Laboratorio de Ingeniera Qumica Universidad Nacional

EN la norma ISO 17025, existen dos estamentos que deben ser cumplidos a cabalidad, para obtener la certificacin de calidad: la parte administrativa y la parte tcnica.

Ala norte del laboratorio de ingeniera qumica

En la parte administrativa, la norma ISO 17025 demanda al laboratorio de Ingeniera Qumica las siguientes condiciones:

Debe ser una entidad existente con responsabilidades legales, en este caso esta entidad es la Universidad Nacional registrada ante la cmara de comercio con el NIT 899.999.063.

Un sistema de gestin PHVA la cual es una herramienta cclica de mejora continua que posee 4 acciones que son: La planificacin, la Accin, La verificacin, y la Actuacin, las cuales al ser implementadas mejoran la probabilidad de xito y una constante mejora, por esto el laboratorio de Ingeniera Qumica desarrollo polticas de capacitacin continua para mejorar su metodologa y sus indicadores continuamente.

Un buen controlo de informacin el cual se encuentra debidamente monitoreado y almacenado.

Una vigilancia de ensayos, cotizaciones, y todo tipo de acciones que se lleven a cavo en el interior del laboratorio por el cual se desarrollaron una serie de acuerdos legales para cumplir con este requisito.

Para la parte Tcnica, la norma ISO 17025 pretende los siguientes requisitos que el laboratorio de Ingeniera Qumica cumple en su totalidad:

Buenos mtodos de ensayo que se encuentran comparados con los Mtodos ASTM los cuales poseen estndares que al ser cumplidos aseguran la calidad.

Un buen cuidado de los equipos, un mantenimiento adecuado frecuente y una buena operacin de los mismos los cuales se encuentran realizador por los encargados del laboratorio.

La trazabilidad de las medidas las cuales se encuentran verificadas por el INM.

Un personal capacitado el cual se examina constantemente y se encuentra certificado.

Instalaciones adecuadas las cuales constan de un rea de 3200m2 el cual esta compuesto por 10 laboratorios que realizan diferentes actividades y una sala de cmputo con todas las herramientas para un ptimo funcionamiento.

El Laboratorio diariamente realiza inspecciones de sus equipos, compara las medidas obtenidas, verifica los patrones y capacita su personal para obtener la pronta acreditacin. En los diversos laboratorios en su interior realizan mltiples trabajos de extensin ofreciendo servicios a varias empresas que confan en los resultados obtenidos y dan fe de la calidad de los servicios que son prestados.

La poltica de calidad del Laboratorio es:

La gestin de calidad dentro del Laboratorio de Ingeniera Qumica se encamina a

Que la realizacin de todas sus actividades estn orientadas hacia el mejoramiento continuo, el aseguramiento de la calidad total y la excelencia acadmica e investigativa, contando para ello con la participacin de todos sus miembros y pretendiendo alcanzar la satisfaccin de sus clientes, a la vez que se beneficie a todos los miembros de la comunidad universitaria y de la sociedad.

Bibliografa:

http://www.ing.unal.edu.co/site/htm/iei/quimica/laboratorios/doc_lab.pdf

http://www.dnp.gov.co/PORTALWEB/LinkClick.aspx?fileticket=yxjzbe96PEY%3D&tabid=1274

http://www.udea.edu.co/portal/page/portal/bibliotecaSedesDependencias/unidadesAcademicas/FacultadMedicina/BilbiotecaDiseno/Archivos/GestionAdministrativa/ntc-iso-iec_17025.pdf

http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPMA09/datapoints_spma09.html

PATRONES METROLGICOS Y SU IMPORTANCIA

Guillermo Enrique Vega Snchez

Sebastin Supelano Gmez

18 de Mayo de 2012

Resumen

Se estableci la importancia de la metrologa en la ciencia, como base para entender el lenguaje de otras reas. Se buscaron las herramientas principales que define la metrologa para cumplir con su objetivo, adems de la evolucin de esta disciplina y sus aportes ms significativos.

Palabras Clave: metrologa, precisin, patrn, BIPM.

Introduccin

La metrologa es una disciplina muy relevante para otras reas del conocimiento ya que da las bases para que el trabajo realizado por cada una de estas reas pueda tener un lenguaje universal y preciso. Permite establecer las magnitudes de los fenmenos fsicos del universo estableciendo unas unidades patrones para el mejor entendimiento de estos fenmenos.

Con este objetivo, se han creado distintas instituciones para estudiar estos patrones y verificar continuamente su precisin disminuyendo la incertidumbre de estas medidas. Adems se encargan de difundir estos patrones y sus respectivos estudios para que sean seguidos mundialmente.

El ser humano a lo largo de la historia ha desarrollado conceptos para explicar los fenmenos de la naturaleza, por lo que se ha visto en la necesidad de definir magnitudes que les permitan entenderlos mejor. Por lo anterior, ha reducido las caractersticas que observa en unas magnitudes bsicas como la masa, el tiempo, entre otras, que combinadas ayudan a explicar dichos fenmenos.

La metrologa

La BIPM (International Boreau of Weights and Measures) es un organismo encargado de proveer las bases para un sistema nico, coherente de medidas en todo el mundo y la trazabilidad del sistema internacional de unidades (SI), lo hace a travs de la difusin directa de unidades, por ejemplo con la masa y el tiempo, la comparacin con otras unidades internacionales de patrones de medicin de otros pases. Esta organizacin define la metrologa como la ciencia de la medicin adems de ser una ciencia antigua, que ha evolucionado travs del tiempo y que actualmente se distingue por tener nuevas ramas cmo la metrologa cientfica y legal.

Patrones Metrolgicos

En la metrologa existen distintos tipos de patrones, tambin llamados estndares. Los patrones son especificaciones ampliamente aceptadas y tambin son vistos como patrones de medida. Comprende las normas de medicin, que puede ser una medida fsica, el instrumento de medicin, un material de referencia o sistema de medicin destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o ms valores de una cantidad para servir como una referencia. Un ejemplo de esto es la unidad de "masa", la cantidad se le da su forma fsica por una pieza cilndrica de metal de un kilogramo, lo que representa el estndar internacional, y los bloques patrn representan ciertos valores de la "longitud" de la cantidad.

Estas estndares son normas y tienen una jerarqua, y las hay de muchos caracteres, nacionales, internacionales, de trabajo, etc. Entre ellos destacan los patrones primarios, secundarios y de referencia, pues de ellos se derivan los dems, por ejemplo Una norma nacional de medicin es un estndar, a menudo con un patrn primario, reconocido por la legislacin nacional para prestar servicios en un pas como la base para asignar valores a otros estndares de la cantidad en cuestin, como el tiempo, la masa, la longitud, etc. En cada pas existe un custodio de los patrones nacionales de medicin de, por ejemplo, Estados Unidos es el NIST y en los Pases Bajos es el INM.

Patrones Primarios

Segn la BIPM, los patrones primarios son una norma que ha sido designada o ampliamente reconocida por tener las ms altas cualidades metrolgicas y cuyo valor es aceptado sin referencia otras normas de la misma cantidad. Un ejemplo citado por la misma organizacin son los dispositivos Josephson para la realizacin de medicin de voltaje, los lseres estabilizados usados en combinacin con interfermetros para la realizacin de la cantidad de longitud.

Patrones Secundarios

La definicin de la misma organizacin indica que un patrn secundario es una norma cuyo valor es asignado por la comparacin con un patrn primario de la misma cantidad, se suele utilizar un patrn primario para calibrar los patrones secundarios. Son usados por ejemplo como referencia en la calibracin de patrones de trabajo en la calibracin de equipos, pues aseguran que las mediciones se llevan a cabo correctamente, es decir son estndares de verificacin.

Patrones de referencia

Es una norma general que tiene la ms alta calidad metrolgica disponible en un lugar u organizacin determinados que hacen dichas mediciones. Su uso se hace por ejemplo en laboratorios de calibracin que suelen mantener estndares de referencia para la calibracin de sus patrones de trabajo.

El siguiente cuadro muestra la jerarqua entre los patrones, por ejemplo los patrones establecidos por la BIPM.

Tabla No. 1. Jerarqua de los tipos de patrones.

Prototipo Internacional del Kilogramo

BIPM

Platino-Iridio

Mayor nivel de Precisin

(Metrologa cientfica)

Menor nivel de Precisin

(Medida directa para consumidores-metrologa legal)

Patrn primario

NMI

Platino, Iridio o Acero Inoxidable

Patrn Secundario

NMI

Acero Inoxidable

Patrn de Trabajo

NMI

Acero Inoxidable

Calibraciones

Rango alto/bajo de masa

Tomado de http://www.bipm.org/en/convention/wmd/2004/figure.html. ltima actualizacin 18 de Mayo de 2012, 10:00 am.

Masa

Est estandarizada mundialmente a travs del Kilogramo, unidad de masa en el Sistema Internacional (SI). Se define a travs de un artefacto conocido como el prototipo internacional del kilogramo (IPK) con las siguientes caractersticas: su forma es un cilindro, con dimetro y altura de aproximadamente 39 mm. It is made of an alloy of 90 % platinum and 10 % iridium . Se hace de una aleacin de 90% de platino y 10% de iridio. The IPK has been conserved at the BIPM since 1889, initially with two official copiEEEEEEE Este prototipo se ha conservado en el BIPM (Bureau International des Poids et Mesures u Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Svres, Pars) desde 1889, inicialmente con dos copias oficiales, aunque con el paso del tiempo se han aadido unas ms.

La unidad de masa se distribuye en todo el mundo por las comparaciones con el IPK de forma indirecta a travs de un sistema jerrquico. The first step of these comparisons is normally with a subset of the official copies of the IPK, followed by calibrations of additional copies known as the national prototypes which are the primary national standards. El primer paso de estas comparaciones es normalmente con un subconjunto de las copias oficiales del IPK, seguido de las calibraciones de los ejemplares conocidos como los prototipos nacionales, que son las normas nacionales primarias. Historically the IPK has been compared to its official copies at intervals of about 40 years. Histricamente, el IPK se ha comparado con sus copias oficiales, a intervalos de unos 40 aos. In between, working standards of the BIPM are used to disseminate the kilogram unit to the Member States.

Fig. 2. Kilogramo patrn en la BIPM, conservado en Svres, Paris. Tomado de http://www.bipm.org/en/convention/wmd/2004/figure.html. ltima actualizacin 18 de Mayo de 2012, 10:00 am.

Longitud

La definicin de 1889 del metro, basado en el prototipo internacional de platino-iridio, fue reemplazado en 1960 utilizando una definicin basada en la longitud de onda del criptn 86 de radiacin.Este cambio se adopt con el fin de mejorar la precisin de la medida, la realizacin se consigue utilizando un interfermetro con un microscopio mvil para medir la diferencia de alcance ptico como las franjas se contaron.A su vez, este fue sustituido en 1983 donde se especifica la definicin actual, como sigue:

El metro es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vaco durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de un segundo.

De ello se deduce que la velocidad de la luz en el vaco es exactamente299792.458metros por segundo:

c0=299 792 458 m / s.

El prototipo internacional original del metro, todava se mantiene en el BIPM bajo las condiciones especificadas desde 1889.

La medicin de la longitud era una funcin bsica en el BIPM desde su fundacin.De hecho, elMetro Prototipo Internacional 1889era una copia de losarchivos de Metro-des-1799que fue establecido durante las mediciones famosas delmeridiano terrestreentre Dunkerque y Barcelona.

En muchos aspectos, es sorprendente que una pieza aparentemente simple de metal segua siendo adecuado para una norma internacional de medicin hasta 1960.Esto fue a pesar del desarrollo de fuentes de luz espectroscpicas, nuestra comprensin de las estructuras atmicas, y el avance de la interferometra como tcnica de medicin de la distancia.La razn es, quizs, asociado a dos cosas: primero, la excelencia de los microscopios pticos y comparadores que fueron utilizados ampliamente en metrologa dimensional, en segundo lugar, las fuentes adecuadas de luz estrecho ancho de lnea eran de baja potencia y su longitud de coherencia - la distancia sobre la medicin de la distancia precisa se podra hacer por interferometra - era todava muy inferior a un metro.Slo en1960fue la barra de metal sustituye por una definicin del medidor basado en un cierto nmero de longitudes de onda de la luz.Esto fue despus de muchos aos de investigacin para establecer el metro, inicialmente en trminos de la lnea roja del cadmio, por gigantes de la ptica comode Michelson, que trabaj en el BIPM donde construy una de sus famosos interfermetros.

Posteriormente, algunos de los mejores investigadores nacionales de laboratorio trabajaron durante muchos aos para identificar el criptn como la mejor opcin para un "medidor de potencia".La definicin del metro basada en un cierto nmero de longitudes de onda de la luz emitida desde una transicin especificado en un solo istopo de criptn bajo condiciones controladas dur hasta1983.La lmpara de criptn era un aparato difcil de operar y la operacin necesaria una cuidadosa y minuciosa para llevar a cabo en su mejor momento: un logro notable para la metrologa clsica.Por una curiosa coincidencia la definicin de criptn se aprob en la vuelta de la poca en que las tecnologas pticas fueron revolucionadas por el desarrollo del lser.El potencial de metrologa del lser fue reconocido de inmediato y considerables recursos fueron dedicados a los primeros estudios sobre tcnicas de estabilizacin de frecuencia.

Tiempo

La unidad de tiempo, el segundo, fue en un tiempo considerado como la fraccin1/86 400del da solar medio.La definicin exacta de "da solar medio" se dej a los astrnomos.Sin embargo mediciones mostraron que las irregularidades en la rotacin de la Tierra hicieron de esta una definicin insatisfactoria.Con el fin de definir la unidad de tiempo, se adopt una definicin dada por la Unin Astronmica Internacional basada en el ao trpico 1900.Sin embargo, los trabajos experimentales ya haban demostrado que un patrn atmico de tiempo, basado en una transicin entre dos niveles de energa de un tomo o una molcula, podra ser realizado y reproducido con mucha mayor precisin.Teniendo en cuenta que una definicin muy precisa de la unidad de tiempo es indispensable para la ciencia y la tecnologa se sustituyeron las definiciones anteriores por el texto siguiente:

El segundo es la duracin de 9192.631.770periodos de la radiacin correspondiente a la transicin entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del tomo de cesio 133.

De ello se desprende que la interaccin hiperfina en el estado fundamental del tomo de cesio 133 es exactamente9192.631.770hercios:

v(Hfs Cs) = 9192.631.770

Esta definicin se refiere a un tomo de cesio en reposo a una temperatura de 0 K.

Temperatura

La definicin de la unidad de temperatura termodinmica fue instaurada en 1954 y el punto triple del agua fue seleccionado como punto fijo fundamental. La temperatura asignada fue273,16 K.El nombre adoptado fue kelvin, smbolo K, en lugar de "grado Kelvin", smbolo K, y se defini la unidad de temperatura termodinmica de la siguiente manera:

El kelvin, unidad de temperatura termodinmica, es la fraccin 1/273.16 de la temperatura termodinmica del punto triple del agua.

De ello se desprende que la temperatura termodinmica del punto triple del agua es exactamente 273,16 grados Kelvin,T=273,16 K.

Esta definicin se refiere a agua con una composicin isotpica definida exactamente por la siguiente cantidad de proporciones de sustancias:0,000 155 76 molesde H2por mol de1H,0.000 379 9 molde17O por mol de16O,005y0,002 mol 2de18O por mol de16O.

Debido a la manera en que las escalas de temperatura son utilizadas para las mediciones, sigue siendo una prctica comn expresar una temperatura termodinmica, smboloT,en trminos de su diferencia con respecto a la temperatura de referenciaT0=273,15 K,el punto de hielo.Esta diferencia se llama la temperatura Celsius, smboloT,que se define por la ecuacin cuantitativa:

t=T-T0

La unidad de temperatura Celsius es el grado Celsius, smbolo C, que es por definicin igual en magnitud al kelvin.Una diferencia o intervalo de temperatura puede ser expresada en grados Kelvin o en grados Celsius, el valor numrico de la diferencia de temperatura es la misma.Sin embargo, el valor numrico de una temperatura Celsius expresada en grados Celsius se relaciona con el valor numrico de la temperatura termodinmica expresada en grados Kelvin por la relacin

t/ C =T/ K - 273,15

Corriente

Las unidades elctricas, llamadas "unidades internacionales", para la corriente y la resistencia, fueron introducidas por el Congreso Elctrico Internacional celebrado en Chicago en 1893, y las definiciones de "amperio internacional" y "ohm internacional" fueron confirmadas por la Conferencia Internacional en Londres en 1908.

A pesar de que ya era evidente el deseo unnime de reemplazar estas unidades "internacionales" por las llamadas "unidades absolutas", la decisin oficial de abolir esto, fue tomada slo hasta 1948 y se adopt el amperio para la unidad de la corriente elctrica:

El amperio es la corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilneos, de longitud infinita, de circular despreciable seccin transversal, y se coloca 1 metro en el vaco, producira entre estos conductores una fuerza igual a2 x 10-7newton por metros de longitud.

De ello se deduce que la constante magntica,0,tambin conocida como la permeabilidad del espacio libre, es exactamente4x 10-7henrios por metro:

0=4x 10-7H / m.

Conclusiones

La metrologa puede definirse como una ciencia madre, que da cabida a conceptos y medicines utilizados en otra reas.

La precisin y difusin de un patrn indica su jerarqua frente a otros.

Es muy importante la labor realizada por las instituciones metrolgicas del mundo, pues salvaguardan y difunde los patrones metrolgicos.

A partir de cantidades medibles bsicas, se pueden construir otras unidades necesarias para explicar fenmenos fsicos.

Referencias

[1] International Boreau of Weights and Measures. ltima actualizacin 18 de Mayo de 2012, 10:00 am.

http://www.bipm.org/

[2]MARBN R. M. & PELLECER J. A.; Metrologa para no metrlogos; Segunda edicin, 2002, Mxico.

Universidad Nacional sede BogotFundamentos de anlisis qumicoAndrs Felipe Martnez Arias cd.: 245247Brayan Arley Lpez cd.: 2452141Andrs David Pinzn cd.: 245273Metrologa.

Over the years, one official copy was replaced and four have been added.Resumen

Las grandes distancias entre los pases desarrollados y Colombia han generado una gran diferencia a nivel educativo, la cual se intenta reducir poco a poco, uno de los campos donde se ha visto gran diferencia es en el campo de metrologa, por esto en la Universidad Nacional sede Bogot se encuentra el laboratorio de metrologa que busca igualar el nivel de los pases del primer mundo. En este laboratorio se prestan dos servicios muy importantes a la comunidad los cuales son el trabajo acadmico para los estudiantes de pregrados y postgrados y el trabajo de extensin en los cuales se ofrecen asesoras a personas o empresas que necesitan medir magnitudes relacionados con longitudes, ngulos, superficies, reas, secciones, perfiles, fuerzas, temperaturas y masas mediante diferentes equipos que se encuentran en las instalaciones de el laboratorio. Estos equipos se calibran a diario para asegurar la veracidad y la calidad de los servicios que ofrece adems se encuentra en proceso de acreditacin ante la ONAC cumpliendo la normativa ISO 17025.

Contenido

En varios sentidos Colombia es un pas novato, al igual que muchos otros de la regin, esta zona se vio aislada por el atraso, producto de las grandes distancias entre el viejo mundo y la Amrica aun naciente. Esta indescriptible brecha se hizo ms y mas grande pues mientras en el norte se educaba sobre los avances del continente del oriente, en el sur predominaba la esclavitud.

Las necesidades cientficas presentes en Europa desde hace varios siglos, eran mas que mnimas en los pases de Latinoamrica, aqu primero se deba luchar por la esclavitud, antes de pensar en la lgica de las cosas que nos rodean.

Colombia aunque ya permeable a la inquietud cientfica y con mucho mas inters por la razn de las cosas, luego de apurados procesos de acoplamiento a dejado de lado partes esenciales de las ciencias naturales. La metrologa es uno de esos campos en que Colombia y muchos otros pases de la regin en su afn de evolucin, se han visto descuidados, sin ser consientes de la importancia de todo lo que en ella se encuentra.

En bsqueda de generar un pequeo anlisis sobre la metrologa en Colombia acudimos al laboratorio de este mismo campo de la Universidad Nacional de Colombia ubicado en el edificio IEI. Muy alejado del rigor que se conoce y se supone en los grandes laboratorios del mundo que se especializan en metrologa, este no tiene mayor peculiaridad y frente a su apariencia, tan solo se ve como cualquier laboratorio de la institucin; algo distinto a lo que uno supondra por su mismo nombre.

La misin de este laboratorio es Proveer las herramientas para desarrollar actividades de investigacin relacionadas con la medicin, en condiciones controladas de temperatura, humedad, ruido y polvo.

Este laboratorio maneja dos direcciones fundamentales, la primera, es el trabajo acadmico y el trabajo por extensin y se ofrecen servicios de Contrastacin y calibracin de equipos de medicin elctrica y mecnica.

Acadmicamente hay pequeas implementaciones del laboratorio por parte de cursos de pregrado, bsicamente por estudiantes de Ingeniera Mecnica e Ingeniera Mecatrnica, es decir en la formacin del Ingeniero no se establece una mnima ilustracin sobre este campo, solo dos de las nueve ingenieras que se ofrecen en esta universidad tienen un pleno contacto con este laboratorio.

En este laboratorio tambin se llevan a cabo trabajos de estudiantes de postgrado y maestra, estos por supuesto con actividades ms profundas y relevantes en relacin con las que se llevan a cabo en los cursos de pregrado.

En la parte de extensin que ofrece este laboratorio, se encuentran trabajos para empresas privadas, en su mayora: industrias y sector comercial. Este es quizs uno de los aspectos en los que ms se debe ver interesada la Universidad y este laboratorio, dado que entre muchos aspectos se destaca los ingresos que pueden representar el funcionamiento constante en la prestacin de servicios para ajenos a la entidad educativa; estos ingresos no se pueden subestimar, pues la situacin que afronta este ente educativo lo obliga a buscar como mantenerse, no solo usando recursos pblicos, los diferentes costos por los servicios prestados por este laboratorio se pueden ver en la siguiente pagina http://www.ing.unal.edu.co/site/htm/iei/elec/laboratorios/docs/tarifas_labe_2009.pdf.

Se cuenta en este laboratorio con una considerable variedad de equipos, en aquellos de mayor uso acadmico pudimos encontrar entre otros: instrumentos de medicin longitudinal, de medicin angular, rugosmetro, anemetros, micrmetro y microscopios de herramientas entre otros. En los equipos usados para extensin encontramos: instrumentos de determinacin termogrfica (cmaras termograficas), flujmetros, rotmetros.

rugosmetro equipo de topografa

Frente a la precisin temtica ms que importante cuando se habla de metrologa se pudo conocer que los siguientes equipos presentan, las resoluciones y rangos que se presentan a continuacin.

EQUIPO

RESOLUCION

RANGO

PIE REY

0,02 mm

150 mm

MICROMETRO

0,1 mm

125 mm

PROYECTOR

0,01 mm

200 mm

FLEXOMETRO

0,1 mm

7,5 m

PARA MEDICION LONGITUDINAL

0,001 mm

200 mm

anemetro micrmetro

Cmara termogrfica

Al conocer algunos de los equipos que son usados en el laboratorio, nace el cuestionamiento sobre la forma de calibracin de estos, como requisito indispensable antes de iniciar una practica de laboratorio, conocemos que se deben calibrar los instrumentos a usar, con base en esto es lgico suponer que en este laboratorio tal proceso difiere de los que normalmente se hacen. Los bloques patrn, que podemos encontrar se hallan certificados por la Superintendencia de Industria y Trabajo, estos pasan por un proceso de verificacin cada seis meses o menos, este proceso por supuesto es muy distinto al que reciben otros laboratorios de la universidad, donde muchos equipos se encuentran en mora de calibracin desde hace bastante tiempo. Sin embargo el proceso la acreditacin que la universidad busca para los laboratorios es grupal, es decir no hay una diferenciacin entre uno y otro. Todos ellos regidos por la normatividad 17025.

Los procesos sobre los cuales ms se trabaja en este laboratorio son aquellos de medicin longitudinal, anteriormente haba una mayor demanda de procesos de rugosidad. Con mayor frecuencia all se estn realizando trabajos d extensin sobre espesor, trabajos que en singular representa una suma de en promedio $ 150 000, pero aunque menos apetecido, el anlisis termografic le representa a la Universidad una cifra entre $1 000 000 y $ 5 000 000.

Conclusiones:

Las grandes distancias entre los pases desarrollados y Colombia han generado una gran diferencia a nivel educativa.

Una de las reas en las cuales Colombia est buscando evolucionar es en el aspecto de la Metrologa en la cual se busca estar en igualdad de condiciones con los pases desarrollados.

En la Universidad Nacional sede Bogot se encuentra uno de los pocos laboratorios de metrologa en Colombia ubicado en el edificio de Laboratorios de Ensayos y Materiales (edificio IEI 406 oficina 126)

La misin del laboratorio de metrologa es Proveer las herramientas para desarrollar actividades de investigacin relacionadas con la medicin, en condiciones controladas de temperatura, humedad, ruido y polvo.

El laboratorio de metrologa tiene 2 enfoques principales: el trabajo acadmico y el trabajo de investigacin y extincin.

En la rama del trabajo acadmico se prestan servicios de formacin y calibracin a la comunidad universitaria.

En el rea de investigacin y Extensin se prestan servicios a entidades ajenas a la universidad los cuales tienen un costo, entre los servicios prestados se encuentran los de medicin de longitudes, rugosidades, imgenes termo graficas entre otras.

En el interior del laboratorio se encuentran diversos equipos de los cuales algunos son nicos en el pas.

Los instrumentos en este laboratorio requieren una calibracin continua la cual es llevada a cabo segn la normatividad ISO 17025 adems se encuentran fuertemente cuidados y en excelentes condiciones.

METROLOGA Y EL METRO EN COLOMBIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Camilo Orozco

Marla Cristiano

Natalia Romero

Andrs Vsquez

RESUMEN

La metrologa es un factor relevante tanto para el crecimiento de la economa de un pas como para el mbito social ya que fomenta la captura de nuevos mercados los cuales acarrean la generacin de nuevos empleos, fomenta el desarrollo tecnolgico.

INTRODUCCIN

La metrologa es la ciencia de la medicin la cual se dedica a actividades de calibracin, inspeccin, pruebas, anlisis y elaboracin de materiales de referencia. es una de las inversiones ms rentables econmica y socialmente.

La metrologa en un pas es un campo cuyo desarrollo es de vital importancia, ya que consigo se facilita el comercio, se mejora la competitividad de las empresas, se ofrecer al consumidor garantas e informacin sobre los productos adquiridos, se contribuye al desarrollo de la innovacin, la ciencia y la tecnologa; y se fortalece el Sistema de Medidas Sanitarias y Fitosanitarias; todo esto fortalece la cooperacin industrial y el intercambio de mercancas, lo cual es notablemente beneficioso para la economa de un pas. La metrologa es una de las inversiones ms rentables econmica y socialmente.

La calidad de los productos es dependiente de la confiabilidad en las mediciones, las cuales las brindas los equipos, que deben ajustarse a ciertos parmetros de precisin para que la medicin se considere fiable. Para tener la certeza de la precisin de los equipos es necesario compararlos con los patrones nacionales o internacionales (eso lo define el instituto de metrologa de cada pas), es decir, calibrarlos.

El sistema internacional de unidades define 7 unidades bsicas:

Longitud: metro (m)

Tiempo: segundo (s)

Masa: kilogramo (kg)

Temperatura: kelvin (K)

Intensidad luminosa: candela (cd)

Corriente elctrica: ampere (A)

Cantidad de substancia: mol (mol)

Para tener un debido manejo de estas unidades, y pare tener un lenguaje comn se tienen entre otras, las siguientes normas:

1. No se colocarn puntos luego de los smbolos de las unidades

2. El smbolo de la unidad ser el mismo para el singular que para el plural

3. No se acepta la utilizacin de abreviaturas para las unidades del SI; por ejemplo: grs no corresponde a gramos, lo correcto es g.

4. Para escribir o pronunciar el plural de una unidad se utilizar la gramtica espaola

5. Se usaran los prefijos y smbolos del SI, para designar mltiplos o submltiplos de la respectiva unidad

6. Al expresar una unidad derivada, no se deben mezclar nombres con smbolos; por ejemplo: no es correcto escribir metros/s, lo debido es m/s metros/segundo

7. Cada unidad y cada prefijo tiene un solo smbolo, el cual no debe ser alterado; por ejemplo: centmetros cbicos, lo correcto es escribir cm3 no cc, este es un error muy comn en Colombia, pues la mayora de envases de lquidos tienen la expresin cc.

8. Todos los smbolos se escriben en minsculas, a excepcin del ohmio y el ampere

9. Los smbolo siempre se escriben en singular, independientemente del valor numrico que los acompae

10. Luego de un smbolo no debe escribirse ningn signo de puntuacin, salvo por regla de puntuacin gramatical, dejando un espacio entre el smbolo y el signo de puntuacin

11. Los smbolos se escriben a la derecha del valor numrico separados por un espacio en blanco

12. Todo valor numrico debe expresarse con la unidad, incluso cuando se repite o se especifica la tolerancia

La metrologa est ligada a todos los sectores de la economa, por ejemplo, est ligada al sector petroqumico y sus derivados, y al sector automotriz, en los cuales es necesario una medicin precisa de temperatura en los procesos de fabricacin, lo cual da una certificacin de calidad de los productos.

Tambin es primordial en el desarrollo de medicamentos y equipos de diagnstico, como para el desarrollo de la aviacin, y otras aplicaciones en la salud.

Actualmente se est tramitando el Proyecto de Ley No. 64 de 2010, en el Senado, "por medio de la cual se aprueba la Convencin del Metro", firmada en Pars el 20 de mayo de 1875 y modificada el 6 de octubre de 1921 y "Reglamento Anexo", adelantada por los Ministerios de Relaciones Exteriores y de Comercio, Industria y Turismo. Gaceta: 486 y 756 de 2010.

CONCLUSIONES

Colombia est en el proceso de unificacin de los patrones metrolgicos, con el fin de simplificar los intercambios, facilitar el comercio y el cobro justo de impuestos, adems con la inclusin del tratado de libre comercio entre Colombia y Estados Unidos, es necesario apurar este proceso, ya que esto implicara un aumento en la competitividad de Colombia.

BIBLIOGRAFA

http://www.dnp.gov.co/PORTALWEB/LinkClick.aspx?fileticket=yxjzbe96PEY%3D&tabid=1274.

http://www.slideshare.net/javiercastrillon/conceptos-basicos-metrologia-3582469

PATRONES DE MEDICION Y EFECTO HALL

Andrs David Larrota Daz.

G10N17

Palabras clave: Efecto Hall / Campo Magntico /Campo elctrico / Corriente /Diferencia de potencial /Metrologa

Resumen

La calidad en las mediciones, la confianza en la trazabilidad de procesos de manufactura, industria y ciencia son el producto de un esfuerzo enorme que ha hecho la humanidad a lo largo de los aos y que se ve reflejada en un crecimiento exponencial de las nuevas tecnologas y de una mayor comprensin de nuestro entorno. La fsica no es ajena a estos cambios que ha experimentado la humanidad a lo largo del ultimo siglo y en particular la ciencia respalda el papel tan importante que cumple la metrologa en todo este proceso, y como es necesario contar cada da con datos exactos y proporcionar una confianza en las medidas experimentales y en la sustentacin de nuevas teoras que nos ayuden a entender nuestro entorno. Como resultado de este esfuerzo nos permitimos analizar quiz uno de los mas grandes descubrimientos de la ciencia moderna obtenidos gracias a mentes brillantes como Eduard Hall quien nos brindo su maravilloso efecto denominado Efecto Hall y posteriormente el descubrimiento del Efecto Hall Cuntico, que relaciona no solo la exactitud en las mediciones sino en todo su conjunto las leyes de la fsica electromagntica.

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Introduccin

Durante los ltimos dos siglos el hombre ha alcanzado una revolucin cientfica como quizs nunca haba tenido, lo que lo ha llevado a experimentar un crecimiento exponencial en la creacin de nuevas tecnologas y nuevos mecanismos de avance para la sociedad en general, quizs porque estamos en este nuevo siglo de tantas y mejoradas tecnologas que muchas veces pasamos por alto la increble ciencia que hay detrs de ellas y lo mucho que ha significado para el hombre el descubrimiento stas, y nos parece algo normal o algo que simplemente alguien mas hace en algn punto de la tierra, pero por que no, entender como funcionan e incluso saber y conocer la ciencia verdadera que hay detrs de ellas.

El acceso a nuevas tecnologas nos permite tener un mejor nivel de vida, en esencia eso es lo que busca la tecnologa y en general la ciencia, sin embargo para generar verdaderos avances cientficos hay que pasar por una serie de procesos que avalen un avance o una teora por ejemplo. La metrologa por ejemplo es una de las herramientas ms poderosas para sustentar y avalar un proceso cientfico, se trata en esencia de la ciencia de las mediciones, pues es esa la etimologa de la palabra en s, pero en particular qu beneficio nos da la metrologa en todo este proceso de creacin de nuevas y mejores tecnologas?

La metrologa acta en diferentes campos como la industria y el campo cientfico, bsicamente se encarga de la obtencin expresin del valor de las magnitudes con gran precisin con el objetivo de garantizar la trazabilidad en los procesos y con esto la exactitud en cualquier medicin o proceso, esto es muy importante porque sustenta y da aval y corrige las medidas experimentales que puedan requerirse para obtener una certificacin. El avance en la exactitud de las mediciones ha permitido un avance en la mejora de tecnologas y la industria, por ejemplo la industria electrnica que cada vez trabaja con computadores ms rpidas y precisas, la obtencin de estos resultados es producto de la mayor trazabilidad que existe actualmente en los procesos de manufactura, que garantiza una mayor confiabilidad en los productos.

Dentro del campo de la fsica es fundamental la metrologa para sustentar con precisin las mediciones experimentales requeridas para sustentar un postulado o incluso la comprobacin de nuevas teoras. En particular nos enfocamos a una herramienta de la fsica mas conocidas para obtener mediciones precisas, se trata del efecto Hall, denominado as en honor a su descubridor Edwin Herbert Hall. Haremos pues mencin y una breve explicacin de este efecto y su relacin con la metrologa y con algunas de las leyes del electromagnetismo.

1. Aspectos Generales

1.1 Metrologa

Una magnitud fsica define una caracterstica observable de un sistema fsico. Son magnitudes fsicas la longitud, el tiempo, la masa, la velocidad, la fuerza, el campo elctrico, etc.

A cada magnitud le corresponde una unidad de medida, de manera de poder expresar cuantitativamente su valor en una medicin o clculo referido a un sistema fsico. Un sistema de unidades es el conjunto de unidades asignadas a cada magnitud bsica o derivada que se use en la ciencia o la tcnica.

La metrologa es un conjunto de reglas y normas que permiten realizar una correcta medida, con herramientas otorgadas por instituciones como el BIPM o el INM en Colombia y es desde estas instituciones que comienza la cadena productiva, pues sin la cuantificacin no es posible realizar ninguna tarea o proceso industrial, empresarial o cientfico.

1.2 Descubrimiento

Este fenmeno fue observado por primera vez en la universidad Johns Hopkins en Baltimore U.S.A. en el ao de 1879 por el fsico estadounidense Edwin Herbert Hall.

En Octubre del ao 1879, el fsico Edward Herbert Hall observa un efecto en el cual la aplicacin de un campo magntico intenso sobre una delgada lmina de oro por la que circula una corriente, produce una diferencia de tensin transversal al flujo de corriente en la lmina, esta tensin fue conocida como voltaje Hall.

El experimento realizado por Edward Hall, est esquematizado por un circuito que consta de una fuente de voltaje conectada en serie a una resistencia como se muestra en la figura 1.

(Fig. 1 Efecto Hall)

La tensin o diferencia de potencial es generada entre las caras transversales a las que est conectada la corriente, y su valor es proporcional a la relacin que existe entre la magnitud de la corriente y el valor del campo magntico.

Para el ao de 1980 fsico alemn Klaus von Klitzing descubrira el efecto Hall cuntico, el cual signific la base para el estndar internacional de resistencia elctrica utilizado para categorizar los materiales conductores de electricidad.

Antes del descubrimiento de Klaus von Klitzing, varios laboratorios y grupos de investigacin principalmente del Japn y Alemania, ya se encontraban realizando investigaciones sobre los fenmenos del transporte a bajas temperaturas y campos magnticos intensos.

En el siguiente enunciado se encuentra el concepto claro del efecto hall cuntico:

El efecto hall cuntico se puede apreciar cuando en un semiconductor, que contiene un gas bidimensional de electrones, es decir que su grosor en proporcin es significativamente mucho menor con respecto a sus dimensiones, se somete a una temperatura muy baja y campos magnticos muy fuertes

Los electrones que se encuentran en un gas bidimensional solo se pueden mover en un solo plano ya sea x-y, x-z, y-z; si a estos electrones no se les aplica o no son sometidos a un campo magnticos, estos se desplazaran libremente por dicho plano.

Si aplicramos un campo magntico en x sentido negativo, los electrones se acelerarn de manera positiva en x, pero debido a imperfecciones y a las vibraciones en los tomos este flujo de electrones no es estable y uniforme.

Ahora supongamos que no aplicamos un campo magntico paralelo a algn eje del plano, sino que lo aplicamos perpendicular a este; en este caso los electrones experimentan una fuerza que es la fuerza de Lorentz, la cual es perpendicular al flujo de electrones y perpendicular a la direccin del campo magntico.

De esta forma es como se obtiene que los electrones tengan un movimiento rotacional en forma de circunferencia en el plano en que se encuentran, donde el radio de dicha circunferencia es inversamente proporcional a la magnitud del campo magntico al que estn siendo sometidos los electrones.

Ahora bien como se vena considerando unos electrones en el plano xy, a los que se les aplica un campo magntico en el plano z, ahora le aplicaremos un campo elctrico en direccin x, en este caso el flujo de electrones sera perpendicular, tanto para el campo magntico como para el campo elctrico. Mientras el campo elctrico acelera al electrn en la direccin x, la presencia del campo magntico hace que este cambie la direccin de su movimiento hacia el eje y, que sera algo como lo que se puede apreciar en la figura:

Figura 2. Representacin esquemtica del efecto hall cuntico.

Lo que obtenemos es un flujo de electrones en direccin del eje y, lo que se conoce como corriente elctrica. El anlisis de la resistivi