metrologia fisica basica i (1)
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Fundamentos deFundamentos deFundamentos deFundamentos de
Metrología Física Metrología Física Metrología Física Metrología Física
Fundamentos deFundamentos deFundamentos deFundamentos de
Metrología Física Metrología Física Metrología Física Metrología Física
M. En C. Arquímedes Ruiz Orozco
Correo electrónico: [email protected] ; Tel: (442) 2 11 05 57
Coordinador Científico de la Dirección de Metrología Física
Centro Nacional de Metrología- CENAM, México
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Tema 1.1 IntroducciónTema 1.1 Introducción
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Objetivo
Identificar los conceptos básicos de lametrología y la estimación de la incertidumbrenecesarios para comprender los procesos demedición e interpretar sus resultados.
Unidad: Fundamentos de Metrología Física1.1 Introducción
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Objetivos específicosComprenderá utilidad de la metrología y su impacto en lasactividades sociales, comerciales, etc.
Interpretará los conceptos básicos de las mediciones, incluyendo
la terminología aceptada en los ámbitos nacional e internacional.Identificará la estructura de los sistemas metrológicos nacional einternacional.
Utilizará adecuadamente el Sistema Internacional de Unidades
(S.I.)Interpretará la información contenida en un Certificado deCalibración
Unidad: Fundamentos de Metrología Física1.1 Introducción
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IntroducciónDesde el uso del juicio y razonamiento las mediciones han sido
un aspecto fundamental en las decisiones del ser humano. Estecapítulo contiene elementos que permiten hacer una reflexión
sobre las mediciones en la vida diaria, el impacto en el comercio y
en la industria.
Objetivo
Al concluir el capítulo el participante conocerá la importancia de
las mediciones en diferentes campos científicos, tecnológicos,
ambientales, industriales, económicos y de calidad.
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Tema 1.2 Importancia de las
mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria
Tema 1.2 Importancia de las
mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria
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El contacto conlas medicioneses cotidiano...
Incluso desde antesde nacer.
1.2 Importancia de las mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria
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Se mide al comprar ovender.
Al comprargasolina ycombustibles.
En los medidores de
consumo eléctrico,de agua, de gas.
1.2 Importancia de las mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria
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Se empieza a conocer unconcepto cuando se cuantifica.
La naturaleza nos impideconocer con certeza
absoluta el valorverdadero de una
magnitud; siempre nos
quedamos conincertidumbre.
1.2 Importancia de las mediciones1.2.1 Las mediciones en la vida diaria
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Tema 1.2 Importancia de las
mediciones1.2.2 Las mediciones en la empresa
Tema 1.2 Importancia de las
mediciones1.2.2 Las mediciones en la empresa
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1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
Ejercicio en equipo
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Respecto a la medición dehidrocarburos, algunos ejemplosson:
•Flujo de gas•Flujo de aceite•Presión•Temperatura•Densidad
•Viscosidad•Volumen
En el laboratorio en calidad deMedio Ambiente, algunosejemplos son:
•Agua y Sedimentos
•Sólidos•Azufre•Espectrofotometría•Cromatografía.
1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
CANTIDAD
CALIDAD
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CalidadGrado en el que
un conjunto decaracterísticasinherentescumple con losrequisitos.
PLANEAR HACER
VERIFICARAJUSTAR
MEJORA
CONTINUA
MEJORA
CONTINUA
La ruta a la calidad ISO 9001:2008
1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
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Requisitos internacionales para lasmediciones
1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
•SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA CALIDAD•Punto 7.6 Control de los equipos de seguimiento y de medición
ISO 9001:2008 (NMX-CC-9001-IMNC-2008)
•REQUISITOS GENERALES PARA LA COMPETENCIA DE LOSLABORATORIOS DE ENSAYO Y CALIBRACIÓN
ISO/IEC 17025:2005 (NMX-EC-17025-IMNC-2006)
•SISTEMAS DE GESTIÓN DE LAS MEDICIONES −−−− Requisitos paralos procesos de medición y los equipos de medición
ISO 10012:2003 (NMX-CC-10012-IMNC-2004)
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ISO 9001:2008
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7.6 Control de los equipos de seguimiento y de medición.
La organización debe determinar las actividades de medición yseguimiento. . . para proporcionar la evidencia de laconformidad del producto con los requisitos especificados.
Los equipos de medición deben:
Calibrarse o verificarse a intervalos específicos o antes desu uso, contra patrones de medición trazables a patronesnacionales o internacionales.
Protegerse contra ajustes que puedan invalidar el resultadode la medida.
1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
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ISO/IEC 17025:2005
NMX-EC-17025-IMNC-2006
5.5 Equipo.
Que sea capaz de lograr la exactitud requerida.
Programas de calibración o verificación para el equipo(incluye ensayos, calibración y muestreo) antes de serutilizado.
5.6 Trazabilidad.
Asegurar la trazabilidad a las unidades del SistemaInternacional de unidades.
Requisitos generales para la competencia de loslaboratorios de ensayo y calibración:
1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
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ISO 10012:2003
NMX-CC-10012-IMNC-2004
Sistemas de gestión de las mediciones −−−− Requisitos para losprocesos de medición y los equipos de medición:
Asegurar que el equipo y los
procesos de medición sonadecuados para su uso previstopara alcanzar objetivos decalidad y gestionar el riesgo deobtener resultados de mediciónincorrectos.
1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
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Medir bien
Aumenta la confianza de los clientes.
Permite asegurar la calidad del producto
disminuyendo los costos de no-calidad. Apoya objetivamente las decisiones de mejora.
Aumenta la eficiencia en el uso de recursos.
Facilita la comparación en caso de controversia.
1.2 Importancia de las mediciones1.2.2 La metrología en la empresa
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Tema 1.2 Importancia de lasmediciones
1.2.3 La metrología en el ComercioNacional
Tema 1.2 Importancia de lasmediciones
1.2.3 La metrología en el ComercioNacional
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Metrología y el comercio
• Sistema general de unidades de medida.
• Requisitos para fabricación, importación,reparación, venta, verificación y uso de losinstrumentos para medir.
• Obligatoriedad de la medición entransacciones, indicar contenido neto.
Ley Federal sobre Metrología y Normalización
1.2 Importancia de las mediciones1.2.3 La metrología en el Comercio Nacional
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Artículo 15 (LFMN)
En toda transacción comercial, industrial ode servicios que se efectúe a base de
cantidad, ésta deberá medirse utilizando
los instrumentos de medir adecuados...
Metrología y el comercio
1.2 Importancia de las mediciones1.2.3 La metrología en el Comercio Nacional
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Para cumplir cada uno de los objetivos, se han identificado los sectoresindustriales o sociales a los que debe ir dirigida la acción del INM:
B. Tecnología de medicionespara la calidad,productividad ycompetitividad industrial
A. Metrología para protecciónde la salud, seguridad ymedio ambiente, paraincrementar la calidad devida
C. Metrología paraequidad en lastransaccionescomerciales
1. Sector Salud
2. Sector Alimentario3. Sector Trabajo4. Sector Medio Ambiente
5. Sector MM-Automotriz-Aeronáutico6. Sector Eléctrico-Electrónico-TICs7. Sector Petrolero y Derivados
8. Sector Agro-Pecuario-Industrial
9. Sector Comercial: Cantidad - Calidad
10. Sector Servicios: Cantidad - Calidad
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Jerarquía de documentos
1.2 Importancia de las mediciones1.2.3 La metrología en el Comercio Nacional
Jerarquía mayor alusar documento paraalguna aplicación
Menor jerarquía
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Tema 1.3 Términos
básicos de metrología
Tema 1.3 Términos
básicos de metrología
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En todos los campos del conocimiento existen términos con los
que es necesario familiarizarse para el adecuado entendimiento y
aplicación. La metrología no es la excepción. En este capítulo se
presentan los conceptos básicos relacionados con la medición de
acuerdo con la NMX-Z-055-IMNC-2009.
Introducción
Objetivo
Al concluir el capítulo el participante contará con los
conceptos básicos relacionado con la medición y que serárelevante para una mejor comprensión del curso así como
un mejor entendimiento con aquellos que se desarrollan en
el campo.
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1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
1.3.2 Resultado de una medición.
1.3.3 Características e incertidumbre de
las mediciones.
Contenido
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Tema 1.3 Términos básicos demetrología
1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
Tema 1.3 Términos básicos demetrología
1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
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¿Qué es metrología?
Metrología“Ciencia de la Medición y sus aplicaciones”
MediciónProceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores quepuedan atribuirse razonablemente a unamagnitud.
Aspectos teóricos.Aspectos técnicos.
Aspectos legales.
1.3 Términos básicos de metrología1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
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Magnitud
Propiedad de un fenómeno, de un cuerpo o de una sustancia quese puede expresar mediante un número y una referencia.
¿Qué es lo que medimos?
Volumen,
flujo,
presión,temperatura,
densidad..
1.3 Términos básicos de metrología1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
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¿Qué es lo que medimos?
Mensurando
Magnitud que se desea medir.
Volumen de un tanque definido a unatemperatura de 20 ºC.
1.3 Términos básicos de metrología1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
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¿Cómomedimos?
Mensurando
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Magnitud de entrada en un modelo de mediciónMagnitud de entrada
Magnitud que debe ser medida, o magnitud, cuyo valorpuede obtenerse de otra manera, para calcular un valormedido de un mensurando.
¿Cómomedimos?
Ej.: Volumen de un cilindro: V = (π/4)d 2h
Magnitudes de entrada,p. ej. obtenidas con unvernier.
1.3 Términos básicos de metrología1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
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Magnitud de influenciaMagnitud que, en una medición directa, no afecta a lamagnitud que realmente se está midiendo, pero sí afectaa la relación entre la indicación y el resultado demedición.
¿Cómo
medimos?
Temperatura en la medición de volumen de un
tanque.
1.3 Términos básicos de metrología1.3.1 ¿Qué y cómo medimos?
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¿Cómomedimos?
Principio de mediciónFenómeno que sirve como base de una medición.
Generalmente descrito en libros.
Método de mediciónDescripción genérica de la secuencia lógica de
operaciones utilizadas en una medición.
Generalmente descrito en normas.Procedimiento de mediciónDescripción detallada de una medición conforme auno o más principios de medicióny a un método de medición dado, basado en un
modelo de medición y que incluye loscálculos necesarios para obtener un resultado demedición.Generalmente escrito por el usuario y basado en unanorma.
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Tema 1.3 Términos básicos demetrología
1.3.2 Resultado de una medición
Tema 1.3 Términos básicos demetrología
1.3.2 Resultado de una medición
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1.3.2Resultado
de unamedición
(12)(11)
(8)(6)
(5)(2)
(9)
(10)
(13)
(15)
(7)(4)(3)
(14)
(1)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
Longitud de Onda (nm)
T r a n s m i t a n c i a ( % )
Valor
Lecturas del instrumento bajo calibración Error (lectura instrumento – valor patrón)
medido por el
patrón
serie 1
Ascenso
serie 2
Descenso
serie 3
Ascenso
serie 1
Ascenso
serie 2
Descenso
serie 3
Ascenso
kPa mbar mbar mbar mbar mbar mbar
0.00 0 0 0 0 0 0
20.00 202 199 201 2 -1 1
40.00 403 398 402 3 -2 2
60.00 604 597 603 4 -3 3
80.00 802 798 801 2 -2 1
100.00 1 001 999 1 000 1 -1 0
Conjunto de valores de una magnitud atribuidos a unmensurando, acompañados de cualquier otra informaciónrelevante disponible.
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Error aleatorio de mediciónComponente del error de medición que, en medicionesrepetidas, varía de manera impredecible. Este error nuncapuede ser identificado.
Error de medición(Error)
Diferencia entre un valor medición de unamagnitud y un valor de referencia.
Error sistemático de medición
Componente del error de medición que, en medicionesrepetidas, permanece constante o varía de manerapredecible. Por complejo que sea, este error siemprepuede ser identificado.
1.3.2 Resultado de una medición
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CorrecciónCompensación de un efecto sistemático estimado.
1.3 Términos básicos de metrología1.3.2 Resultado de una medición
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Tema 1.3 Términos básicos demetrología
1.3.3 Características e incertidumbre delas mediciones
Tema 1.3 Términos básicos demetrología
1.3.3 Características e incertidumbre delas mediciones
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Características de las mediciones
Exactitud de medición(Exactitud)
Proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de unmensurando.
CUALITATIVOS
1.3 Términos básicos de metrología1.3.3 Características e incertidumbre de las mediciones
Veracidad de medida(Veracidad)Proximidad entre la media de un número infinito de valoresmedidos repetidos y un valor de referencia..
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Características de las mediciones
Incertidumbre de mediciónParámetro no-negativo que caracteriza la dispersión de losvalores atribuidos a un mensurando, a partir de lainformación que se utiliza.
Precisión de mediciónProximidad entre las indicaciones o los valores medidos
obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto ode objetos similares, bajo condiciones especificadas.
CUANTITATIVOS
1.3 Términos básicos de metrología1.3.3 Características e incertidumbre de las mediciones
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Incertidumbre de medición
1.3 Términos básicos de metrología1.3.3 Características e incertidumbre de las mediciones
No es posibleconocer con
certeza absolutael valor
verdadero de unamagnitud.
Siempre nos
quedamos conincertidumbre.
La incertidumbre
se estima, no esunacuantificaciónexacta. Por lo
tanto esincorrecto decir
que 'se calcula'
El nivel deincertidumbre
apropiadodepende del uso
intencionado.
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Caracte-rísticasde las
medicio-nes
Resultado nocorregido
Dispersión porerrores aleatorios
“Valor verdadero”
IncertidumbreResultado corregido
Corrección(sesgo)
Mensurando
1.3 Términos básicos de metrología1.3.3 Características e incertidumbre de las mediciones
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Tema 1.4 Sistema
Internacional de unidades
Tema 1.4 Sistema
Internacional de unidades
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En este capítulo se dará a conocer el Sistema Internacional deunidades (SI) y las normas nacionales e internacionales
relacionadas con las magnitudes, sus unidades y la forma correcta
de escribirlas,
ObjetivoEl participante identificará las unidades de base del Sistema
Internacional de Unidades, las unidades derivadas, las reglas yrecomendaciones más comunes para su uso, con la finalidad de
expresar correctamente los resultados de mediciones.
Introducción
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Obligatoriedad del S.I.
Artículo 5 (LFMN)
En los Estados Unidos Mexicanos el Sistema General de
Unidades de Medida es el único legal y de uso obligatorio.
El Sistema General de Unidades de Medida se integra, entre
otras, con las unidades básicas del Sistema Internacional de
Unidades, así como con las suplementarias, las derivadas
de las unidades base y los múltiplos y submúltiplos de todas
ellas, que apruebe la Conferencia General de Pesas y
Medidas y se prevean en normas oficiales mexicanas.
1.4 Sistema Internacional deUnidades
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1.4.1 ¿Qué es la unidad y su símbolo?1.4.2 Unidades de base.
1.4.3 Unidades derivadas.
1.4.4 Unidades que no son del SI.
1.4.5 La nomenclatura de la metrología.
Contenido
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Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.2 Unidades del S.I. de base
Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.2 Unidades del S.I. de base
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1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.2 Unidades del S.I. de base
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Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.3 Unidades derivadas
Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.3 Unidades derivadas
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Unidades derivadasEstas unidades se forman por combinaciones simples de lasunidades del SI de base de acuerdo con las leyes de la física.
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.3 Unidades derivadas
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Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.4 Unidades que NO son del S.I.
Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.4 Unidades que NO son del S.I.
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Unidades que NO son del SI
. . . pero que se conservan parautilizarse con el mismo.
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.4 Unidades que NO son del S.I.
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. . . pero pueden utilizarse temporalmente.
Unidades que NO son del SI
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.4 Unidades que NO son del S.I.
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. . . y no deben utilizarse en conjunto con el SI.Unidades que NO son del SI
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.4 Unidades que NO son del S.I.
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Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.5 La nomenclatura de la metrología
Tema 1.4 Sistema Internacionalde unidades
1.4.5 La nomenclatura de la metrología
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1.4.5 La nomenclatura de la metrologíaPrefijos del SI
Estos son algunos de los prefijos y sussímbolos aprobados por la CGPM.
Nombre
tera
giga
mega
kilo
hecto
deca
Valor
1012
109
106
1 000
100
10
Símbolo
T
G
M
k
h
da
Símbolo
p
n
µ
m
c
d
Valor
10-12
10-9
10-6
0.001
0.01
0.1
Nombre
pico
nano
micro
mili
centi
deci
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Los símbolos de las unidades deben escribirse encaracteres romanos rectos, no en caracteres oblicuos nicon letras cursivas.
m, kg m , kg .
El símbolo de la unidades debe escribirse conminúscula a excepción hecha de las que sederivan de nombres propios.
No utilizar abreviaturas.m, s, A, Pa seg, Amp.
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.5 La nomenclatura de la metrología
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En los símbolos de las unidades, no debe hacerse lasustitución de una mayúscula por una minúsculaya que puede cambiar el significado.
5 km 5 Km
Los símbolos de las unidades se escriben sin punto final
y no deben pluralizarse para no utilizar la letra s quepor otra parte representa al segundo.
50 mm 50 mms.
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.5 La nomenclatura de la metrología
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Las unidades no se deben representar por sus símboloscuando se escribe con letras su valor numérico.
Cincuenta kilómetros cincuenta km
Celsius es el único nombre de unidad que se escribesiempre con mayúscula, los demás siempre deben
escribirse con minúscula, exceptuando cuando seaprincipio de una frase.
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.5 La nomenclatura de la metrología
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En la CGPM, octubre de 2003, se aceptó el uso del puntoo la coma, de acuerdo con el uso de cada país.
En México, oficialmente el signo decimal debe ser una coma sobre lalínea (,) o un punto sobre la línea (.). Si la magnitud de un númeroes menor que la unidad, el signo decimal debe ser precedido porun cero.
Los números pueden ser separados por un pequeñoespacio (nunca comas o puntos) en grupos de tres, aizquierda y derecha del signo decimal.
1 970,022 5 ó 1 970.022 5
0,690 924 ó 0.690 924
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.5 La nomenclatura de la metrología
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Los símbolos de las magnitudes son generalmente letrasdel alfabeto latino o griego, algunas veces consubíndices u otros signos. Estos símbolos deben estar escritos en caracteres itálicos (inclinados).
masa: M M
No utilizar los símbolos de las unidades,para describir los símbolos de lasmagnitudes.
M , V , n g, m3, mol
1.4 Sistema Internacional de Unidades1.4.5 La nomenclatura de la metrología
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Tema 1.5 Característicasde los instrumentos de
medición
Tema 1.5 Característicasde los instrumentos de
medición
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En este capítulo se revisarán los conceptos más importantes
relacionados con las características metrológicas de los
instrumentos de medida.
También aquí, serán discutidos algunos conceptos vinculados a la
confirmación metrológica.
ObjetivoEl participante identificará las principales cualidades
metrológicas de los instrumentos de medición y conocerá laimportancia de confirmar que éstos tienen un desempeño
adecuado para las aplicaciones a las que sean destinados.
Introducción
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Contenido
1.5.1 Características de los instrumentos.
1.5.2 Confirmación metrológica.
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Tema 1.5 Características de losinstrumentos de medición
1.5.1 Características de losinstrumentos
Tema 1.5 Características de losinstrumentos de medición
1.5.1 Características de losinstrumentos