PATRONES NACIONALES MI03SV-21 Dibujo Industrial Técnico superior universitario en mantenimiento área industrial Presenta: Gutiérrez Castillo Alberto Asesor de la Materia: Francisco Javier Cruz Pérez Patrones Nacionales Patrón Nacional de Longitud Descripción: El Patrón Nacional de longitud se realiza mediante láseres estabilizados en frecuencia (f) aproximadamente a 473 THz por medio de la absorción saturada de la molécula 127I2. La longitud de onda en el vacío l correspondiente a esta frecuencia (l =c/f) es la longitud patrón y su valor corresponde aproximadamente a 633 nm. Magnitud: Longitud Unidad: metro (m) Definición: El metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de 1/299792458 de segundo (17a. Conferencia General de Pesas y Medidas 1983). Alcance: Valor de la longitud de onda en el vacío: 632,991 398 22 nm APLICACIÓN El CENAM cuenta con un conjunto de tres instrumentos de este tipo, con el fin de mantener a lo largo del tiempo, mediante comparaciones periódicas entre ellos, la frecuencia de referencia y por lo tanto, la longitud de onda de referencia en el vacío. Con los láseres estabilizados que conforman el patrón nacional de longitud, se realizan calibraciones de láseres He-Ne a 633 nm cuya estabilidad es inferior a la del patrón. Esta calibración se realiza por el método heterodino para la comparación de frecuencia, lo cual permite obtener alta exactitud en los valores de calibración. A su vez, los láseres calibrados con el patrón nacional realizan mediciones interferometrías de bloques patrón plano paralelos, máquinas de medición por coordenadas, máquinas de redondez, rugosidad superficial, patrones industriales y calibres de alta exactitud. Patrón Nacional de Masa Unidad: kilogramo (kg). Materialización: cilindro de platino iridio, de 39 mm de diámetro y de igual altura designado con el número 21 por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). El valor de masa del patrón nacional de acuerdo con su última comparación internacional llevada a cabo en 1991 es de 1,000 000 068 kg. Incertidumbre estándar: ± 2,3 x 10 -9 kg k=1 (De acuerdo con la última medición en el BIPM en 1991) combinada ALCANCE DE LA ESCALA NACIONAL Con objeto de lograr la trazabilidad de las mediciones de masa en el país, se establece una escala nacional de masa formando múltiplos y submúltiplos del kilogramo. Esta escala se realiza mediante la aplicación de los procedimientos de sustitución doble y métodos de subdivisión, utilizando balanzas comparadoras de alta exactitud. La escala nacional de masa se estableció con el alcance de medición de: 1 mg a 1000 kg APLICACIÓN De la masa depende la formación de magnitudes derivadas como la fuerza, la presión, la energía, entre otras y, en consecuencia, el nivel de exactitud con la que se mide afecta los niveles de exactitud de todas estas magnitudes. La unidad de masa se aplica también en la cuantificación de la producción y para los intercambios comerciales que se realizan en los mercados nacionales e internacionales. Patrón Nacional de Tiempo Unidad: segundo (s) Definición: la segunda unidad de tiempo del Sistema Internacional de unidades, SI, es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación asociada a la transición hiperfina del estado base del átomo de cesio 133. Reproducción: el patrón nacional de tiempo reproduce el segundo del SI usando técnicas de espectroscopía de radio frecuencia de súper alta resolución de haces atómicos de cesio 133. Incertidumbre expandida: ±1x10 -12 (k=2, con un nivel de confianza de aproximadamente 95%). APLICACIÓN La medición de tiempo con una incertidumbre menor a 1 ms es muy importante en sistemas de telecomunicaciones, navegación, generación y distribución de energía eléctrica, y también para las actividades de metrología primaria e investigación básica. En la metrología moderna, la unidad de tiempo sirve como base para la definición y realización de otras unidades del SI, como el volt, la unidad de tensión, que se realiza por medio del efecto Josephson, el cual necesita como referencia una frecuencia patrón. Patrón Nacional de Temperatura Unidad: kelvin (K) Realización: la EIT-90 asigna valores de temperatura a 17 estados de equilibrio de 15 sustancias puras, denominados puntos fijos, especifica los termómetros patrón y define las ecuaciones de interpolación. La EIT-90 comprende el intervalo de 0,65 K hasta la temperatura más alta que pueda obtenerse. Los termómetros usados para interpolación son: de gas en el intervalo de 0,65 K a 13,8033 K; de resistencia de platino, en el intervalo de 13,8033 K hasta 1234,93 K; y de radiación, para medir temperaturas mayores a 1234,93 K. Incertidumbre expandida: Las incertidumbres en los puntos fijos están determinadas por la reproducibilidad de estos. A continuación, se listan las incertidumbres correspondientes con un factor de cobertura de k=2, con un nivel de confianza de aproximadamente 95%. Punto de definición Incertidumbre H2O ± 2 x 10-5 K Ar ± 3 x 10-4 K Hg ± 1 x 10-4 K Ga ± 2 x 10-4 K In ± 2 x 10-4 K Sn ± 3 x 10-4 K Zn ± 4 x 10-4 K Al ± 5 x 10-4 K Ag ± 1 x 10-3 K PATRON NACIONAL PRIMARIO DE CANTIDAD DE PATRON NACIONAL PRIMARIO DE CANTIDAD DE SUSTANCIA Magnitud: contenido de cantidad de sustancia, k Unidad: mol por kilogramo, mol/kg Alcance: Contenido de cantidad de sustancia de plomo en muestras de matriz acuosa o de matriz en vino, en un intervalo de (0,1 a 0,2) nmol/g Incertidumbre expandida: (6 - 8) %, incertidumbre expandida relativa, con un factor de cobertura k = 2, que corresponde a un nivel de confianza de 95 % aproximadamente. Realización: El patrón nacional primario de cantidad de sustancia para elementos químicos empleando el método de dilución isotópica está integrado por un sistema de purificación de agua, dos balanzas analíticas, una campana de extracción de vapores ácidos y un sistema de espectrometría de masas de alta resolución con plasma acoplado inductivamente. El contenido de cantidad de sustancia (kx) de un elemento químico (E), expresada en mol/kg, se cuantifica mediante la medición de la relación isotópica Rb de dos isótopos A y B del elemento E en equilibrio isotópico, contenidos en una mezcla de dos disoluciones en equilibrio isotópico; una de las cuales es la muestra (x) y contiene una cantidad desconocida del elemento E a medir con isótopos de abundancia isotópica natural (AbA x, AbB x); la segunda, llamada disolución isotópica (y) con un contenido de cantidad de sustancia ky, contiene una cantidad conocida del elemento químico E con el isótopo A enriquecido (Ay). Durante el proceso de medición de elementos químicos E se incluye la medición del contenido de cantidad de sustancia en muestras blanco (kB APLICACI APLICACIÓN Este patrón permite certificar el contenido de cantidad de plomo (Pb), en materiales de referencia primarios de matriz, que son utilizados en la evaluación del desempeño de laboratorios, en la validación de métodos analíticos que son empleados en mediciones prioritarias, debido a su relación con la calidad de los productos alimenticios, la protección del medio ambiente y por lo tanto es vital para preservar la salud de la población. ASEGURAMIENTO DE LAS MEDICIONES El CENAM ha participado en el estudio internacional de comparación CCQM-P12, Pb en vino, organizado por el Comité Consultivo de Cantidad de SustanciaMetrología en Química (CCQM) del BIPM, mediante el empleo de este patrón. La gráfica muestra los resultados obtenidos en dicha comparación por el CENAM y los otros Laboratorios Nacionales de Metrología (LNM) participantes, correspondientes a los países, en orden alfabético: Alemania, Australia, Bélgica, Estados Unidos de América, Federación Rusa, Francia, Japón, Reino Unido, República de Corea, República Popular China, Sudáfrica, Suiza.
