PATRONES Y MATERIALES DE REFERENCIA

Los patrones y materiales de referencia serán los elementos tratados en más detalle en las secciones siguientes, de acuerdo con el siguiente modelo: consideraciones sobre qué se mide, definición de la unidad, patrones primarios, exactitud e incertidumbre, equipos de medición. En relación con la incertidumbre, es de notar que entre los metrólogos existen dos escuelas. Una enfoca la incertidumbre como un elemento para denotar la uniformidad del resultado en mediciones repetidas. La otra usa el término para indicar que se miden diferencias entre los resultados. En ambos casos recordemos que la incertidumbre no es sino e intervalo de confianza. Los dos enfoques son válidos según el campo de aplicación, ya sea en laboratorios de trabajo o en laboratorios nacionales.

Para los laboratorios nacionales y secundarios, se recomienda trabajar de acuerdo a la guía ISO de 1993, “Guide to the expression of uncertainty in measurement”. En el continente americano, con la creación y los trabajos del Sistema Interamericano de Metrología, SIM, se está buscando lograr la mayor integración y coherencia posible en aspectos de metrología. Las autoridades del SIM llevaron a cabo, en 1999, un ejercicio de planeación estratégica. Uno de los aspectos analizados consistió en determinar las áreas para las acciones a nivel regional y a nivel de laboratorios nacionales de metrología. Estas áreas resultaron ser: longitud, masa, temperatura, tiempo y frecuencia, electricidad y magnetismo, fotometría y radiometría, acústica y vibración, radiación ionizante, química.

LONGITUD
Qué se mide
Intuitivamente todos conocemos lo que es longitud o largo. En la práctica, lo que realmente medimos es la distancia o separación entre dos puntos y considerando que la definición de patrones actualmente se orienta al empleo de constantes universales, es importante estar conscientes de que la longitud implica distancia.

MASA
Qué se mide
La masa de un cuerpo se manifiesta de dos maneras; una es en el cambio de estado de movimiento (inercia) y la otra es en la atracción entre los cuerpos.
Supongamos un túnel al vacío, con un plano que sirva de pista, con la cara superior perfectamente lubricada de forma que, al colocar un objeto sobre esa superficie y al desplazarlo, no exista fricción entre la superficie y el objeto. Entonces, si el objeto está en reposo y lo ponemos en movimiento, el esfuerzo necesario para moverlo sería una manifestación de la masa del objeto.
En el mismo túnel y en las mismas condiciones, si retiramos la pista, el objeto cae atraído por el planeta Tierra y ésta sería la otra manifestación de la masa del objeto.
En ambos casos, tanto la medida del esfuerzo para mover el objeto como la medida de la caída serían la medida de la masa del objeto.

TEMPERATURA
Qué se mide
En el caso de las mediciones de la característica llamada temperatura, lo que buscamos es un indicador del calor de un cuerpo dado. Pero calor no es lo mismo que temperatura. Podríamos definir calor como una forma de energía asociada con y proporcional al movimiento molecular. Lo que conocemos por temperatura es realmente el valor de la lectura de un aparato medidor como por ejemplo un termómetro; por ello decimos que la manifestación del calor es la temperatura.

TIEMPO Y FRECUENCIA
Qué se mide
El tiempo es un concepto que ha interesado a los físicos y a los filósofos desde la antigüedad. Aristóteles y Newton, entre muchos otros, buscaron definir el tiempo y más recientemente Hawking habla, en sentido matemático, tanto de tiempo real como de tiempo imaginario. Para fines prácticos, el tiempo es un concepto relacionado con el orden y la duración de los eventos; si dos eventos ocurren en forma no simultánea en un punto dado, ocurren en un orden definido y con un lapso entre ellos. Para el hombre primitivo, el primer indicador del transcurrir del tiempo debe haber sido el ciclo diario de día y noche con los movimientos visibles de los astros. Podemos razonablemente suponer que, por observaciones, se concibieron posteriormente las duraciones mayores indicadas por las fases lunares y por las estaciones.

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
Qué se mide
En algunos materiales conocidos como conductores, existen cargas eléctricas libres que se pueden mover, tal el caso de los electrones en los metales y los iones en las soluciones salinas. En estos materiales, en presencia de un campo eléctrico, se produce un flujo estable de carga en la dirección del campo; tal flujo constituye la corriente eléctrica.

LUZ
(FOTOMETRÍA Y RADIOMETRÍA)
Qué se mide.
Las diversas formas de energía radiante incluyen los rayos cósmicos, los rayos gamma, los rayos X, los rayos ultravioleta, los rayos de la luz visible al hombre, los rayos infrarrojos, las microondas y los rayos eléctricos y de radio (hertzianos).
En el caso de la fotometría estamos primordialmente interesados en el fenómeno conocido como la luz, una de las manifestaciones de energía radiante, y que es energía en forma de ondas electromagnéticas, emitida en forma de fotones, y con determinada frecuencia y longitud de onda. Desde el punto de vista de la porción del espectro visible para el hombre, la luz ha sido primariamente para él la luz solar y sus substitutos a lo largo de los siglos: el fuego, la vela, la lámpara de aceite, la de queroseno, la de gas, la de arco, de filamento de carbono, de filamento de tungsteno, de neón, fluorescente, de vapor de mercurio, etc.

ACÚSTICA Y VIBRACIÓN
Qué se mide
Con excepción de los sordos de nacimiento, los humanos captan intuitivamente el concepto de sonido. Para todos los animales el sonido es parte importante del entorno. En particular para el hombre, entra en juego tanto para fines de comunicación con otras personas, como para percibir situaciones ya sea naturales (sonidos de la naturaleza circundante) o debidas a la propia acción del hombre (por ejemplo: escuchar música, el ruido de máquinas en funcionamiento, timbres y sirenas de advertencia, etc.).

RADIACIÓN IONIZANTE
Qué se mide
Se entiende por radiaciones ionizantes aquellas radiaciones electromagnéticas de longitud de onda extremadamente corta, altamente penetrantes, y que tienen energía cuando menos del valor de la de los rayos X, de forma que la radiación es suficientemente fuerte para producir iones, quitando o agregando electrones de la materia. Entre ellas se pueden mencionar: las radiaciones que producen partículas cargadas tales como las radiaciones las radiaciones y las radiaciones protónicas; las radiaciones que producen partículas no cargadas como las radiaciones y los rayos X (ambos liberan fotones) y las radiaciones neutrónicas. Estas radiaciones pueden tener origen natural o ser producidas artificialmente en aceleradores de partículas tales como ciclotrones, betatrones, sincrotrones o aceleradores lineales.

QUÍMICA
Qué se mide
Se conoce por estequiometría a la rama de la química y de la ingeniería química que trata de las cantidades de substancias que entran en las reacciones químicas o que son producidas por éstas. Toda reacción química tiene sus propias proporciones características y éstas se determinan por medio de fórmulas químicas, de ecuaciones, de los pesos atómicos y moleculares y de la determinación de qué y cuánto se utiliza y se produce, es decir de la cantidad de materia que entra en juego. Toda la estequiometría se basa esencialmente en la evaluación del número de moles de sustancia como un indicador preciso de la magnitud de dicha sustancia. En química, y particularmente en química analítica, la cantidad de materia en una muestra dada es un elemento crucial de información. A su vez, es un factor en otras aspectos tales como concentraciones de soluciones, determinaciones de pH, etc. En la industria química, es indispensable conocer la cantidad de materia empleada en las diversas reacciones y en los productos obtenidos.