Subdirección de Metrología Física

Son funciones de la Subdirección de Metrología Física las siguientes:

  • Implementar, custodiar y conservar los patrones nacionales necesarios en metrología física, de acuerdo con los lineamientos internacionalmente establecidos.
  • Proveer trazabilidad en el campo de la metrología física, de acuerdo con los lineamientos internacionalmente establecidos.
  • Coordinar y dirigir las acciones necesarias para el aseguramiento de la trazabilidad de los patrones nacionales de medida al Sistema Internacional de unidades.
  • Representar al Instituto, cuando sea delegado por el Director, frente a los grupos nacionales e internacionales de trabajo en metrología física y desarrollar las tareas producto de esas membresías, así como coordinar la participación de los laboratorios de referencia designados.
  • Proveer los servicios de calibración, capacitación y asistencia técnica en metrología física.
  • Proponer la designación de laboratorios para desarrollar tareas específicas de Metrología Física cuando sea necesario.
  • Coordinar la participación en comparaciones inter-Laboratorios y estudios colaborativos en metrología física; y desarrollar y evaluar planes de ensayos inter-Laboratorios.
  • Proponer como patrones nacionales de medida de metrología física, aquellos presentados por los laboratorios bajo su tutela que cumplan con los requerimientos técnicos y legales para tal fin y participar en su aprobación y reconocimiento.
  • Realizar los proyectos de investigación, desarrollo e innovación en metrología física.
  • Participar y colaborar en la definición de las tasas y tarifas de los servicios de metrología física.
  • Organizar y supervisar el sistema de gestión de la calidad en los laboratorios de metrología física y proponer a la Dirección las medidas necesarias para el mejoramiento técnico y administrativo de las mismas.
  • Fomentar la transferencia del conocimiento en el campo de la Metrología Física.
  • Participar en la ejecución de los programas de intercambio técnico y metrológico y de personal especializado en metrología física, de acuerdo con los convenios concertados con instituciones nacionales y extranjeras.
  • Dirigir, coordinar y orientar las evaluaciones técnicas y administrativas referentes a manuales técnicos, procedimientos de medición y artículos científicos que den a conocer los resultados de las investigaciones que realice en metrología física.
  • Estandarizar métodos y procedimientos de medición y calibración, y establecer un banco de información para su difusión.
  • Planear, organizar y prestar los servicios de los talleres cuando así se le solicite.
  • Las demás funciones que le sean asignadas y que correspondan a la naturaleza de la dependencia.

El Laboratorio de Corriente Continua y Alterna, Establece, custodia y conserva los patrones nacionales de medición de seis (6) magnitudes eléctricas: tensión continua, tensión alterna, intensidad de corriente continua, intensidad de corriente alterna, resistencia y capacitancia. Como patrones de nacionales de tensión continua se dispone de dos (2) grupos de cuatro (4) diodos Zener (referencias de estado sólido) que mantienen el valor de 1,018 V y 10 V. Los valores de estos patrones se trazan regularmente, a través de calibraciones en el exterior contra el patrón intrínseco de tensión continua basado en el efecto Josephson y la constante KJ-90 (483 597.9 GHz/V), la cual fue adoptada internacionalmente como representación del volt desde 1990-01-01.

Los patrones nacionales en resistencia eléctrica en baja potencia se mantiene a través de un par de resistencias tipo Thomas de 1 ohm y otro par de resistencias de 10 kohm, cuyos valores se encuentran trazados al patrón internacional basado en el efecto Hall Cuántico y la constante de von Klitzing Rk-90 (25 812.807 ohm) la cual fue adoptada internacionalmente como representación del ohm desde 1990-01-01.

Para las magnitudes tensión alterna, intensidad de corriente alterna e intensidad de corriente continua, el laboratorio cuenta con dos conjuntos de calibradores y multímetros de la más alta exactitud, los cuales son calibrados regularmente en el exterior. Para la magnitud capacitancia , se dispone de un puente medidor de capacitancia calibrado también regularmente en el exterior.

La densidad da una indicación de la pureza, autenticidad, o composición química de muestras sólidas, líquidas o gaseosas. Por lo tanto su medición es de vital importancia en operaciones investigativas, industriales o comerciales de metales, piedras preciosas, hidrocarburos, aceites, alcoholes, refrescos, entre otros.

Con el propósito de velar por la confiabilidad de la medición de esta magnitud en tales actividades, fue concebido el laboratorio de Densidad del Instituto Nacional de Metrología; como objetivo se tiene que el país tenga una referencia de la medición de densidad trazada internacionalmente, y su respectiva conservación y mantenimiento por parte del laboratorio del INM; para lograrlo se realizan tareas como:

  • Calibración de medidores de densidad en general, de la industria y/o el comercio.
  • Medición de densidad de líquidos.
  • Medición de densidad de sólidos.
  • Establecer y mantener las relaciones nacionales e internacionales necesarias para efectuar la transferencia tecnológica.
  • Recibir la asistencia técnica requeridas en la realización de ínter comparaciones.
  • Garantizar la actualización constante de los responsables del funcionamiento del laboratorio.
  • Impartir capacitación a los usuarios de los servicios del Laboratorio en temas específicos del área.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de densidad es el kg/m3, pero usualmente, se expresa en g/cm3 o en g/ml. Así mismo, la densidad tiene relación estrecha con propiedades como la densidad relativa (o gravedad específica), el peso específico y el volumen específico; generalmente estas propiedades son ampliamente empleadas en ámbitos como el académico, ingenieril y/o científico.

La infraestructura técnica existente en la actualidad en el laboratorio, nos permite prestar los siguientes servicios de medición y calibración:

Servicio de Calibración o Medición

Intervalo de Medición

Incertidumbre expandida mínima

Patrón de referencia usado en la calibración

Magnitud

Instrumento

Método

Valor Mínimo

Valor Máximo

Unidades

Valor

Unidades

Patrón

Fuente de trazabilidad

Densidad

 

Hidrómetro

Cuckow

600

2000

kg/m3

 

5x10-5

Relativa

 

Agua Bi-destilada, Nonano, Balanzas & termómetros

PTB – INM

Densitómetro

Comparación

600

2000

5x10-5

Cuerpos de Inmersión, Balanzas & termómetros

Líquidos

Gravimétrico

600

2000

6x10-6

El laboratorio se divide en tres áreas: longitud, mediciones geométricas y dimensional, prestando servicios a instrumentos como bloques calibre, micrómetros, pies de rey, comparadores, cintas métricas, reglas graduadas, entre otros.

El Laboratorio específicamente está en capacidad técnica de prestar servicios de calibración.

El Laboratorio cuenta con Patrones Primarios: dos Máquinas de Carga Directa para 10 kN y 100 kN y una Máquina Hidráulica de Referencia para 1000 kN, es decir, se cubre el intervalo de medición desde 0,1 kN hasta 1000 kN en Tensión y Compresión.

El Laboratorio también posee Patrones de Trabajo para la calibración de equipos de ensayo, cubriendo el intervalo de medición desde 0,5 N hasta 1000 kN en tensión y desde 5 N hasta 1000 kN en compresión.

La trazabilidad se asegura internamente calibrando los transductores de fuerza (Patrones de Trabajo) con los Patrones Primarios y de Referencia, en el exterior calibrando los transductores de 50 N, 200 N y 500 N en el PTB de Alemania, la calibración de masas clase M1 utilizadas en el intervalo de medición desde 0,5 N a 500 N se realiza en el laboratorio de Masa del INM.

El Laboratorio específicamente está en capacidad técnica de prestar los siguientes servicios de calibración: Transductores de Fuerza, Celdas de Carga, Anillos y Bridas Dinamométricas, Máquinas de ensayo de materiales, Gatos y Prensas hidráulicas, Dinamómetros y Tensiómetros, bien sea que midan en unidades de fuerza o que midan en unidades diferentes a fuerza.

 

El laboratorio está a cargo de la magnitud básica masa y sus aplicaciones en sistemas de pesaje no automático y automático. Tiene como funciones básicas, la custodia y conservación del Patrón Nacional de Masa, la investigación en la magnitud, el apoyo a la industria, a la metrología legal y el desarrollo y armonización de los sistemas de calibración y técnicas de pesaje.

Cuenta con dos unidades de 1 kilogramo que constituyen el Patrón Nacional de Masa y el Patrón Testigo, con trazabilidad al Sistema Internacional de Unidades a través del PTB de Alemania, con incertidumbre de 50 µg. Dentro de la escala de patrones cuenta con pesas de la clase E1 desde 1 mg hasta 50 kg , patrones E2 hasta 50 kg y patrones F1 hasta 1000 kg . Para la diseminación de la masa a partir del kilogramo Patrón se emplea el método de subdivisión o matricial y para la prestación de servicios se emplea el método de calibración de doble sustitución ABBA, ABA y ABnA,. Como medios de comparación cuenta con comparadores de masa con resolución (d) de 0,1 µg , para calibración de pesas de 1 mg a 5 g; 1µg para calibración de pesas de 10 g a 1 kg; , 10 µg Para calibración de pesas de 1 kg a 10 kg; 5 mg para calibración de pesas de 20 kg y 50 kg y 100 mg . para calibración de pesas de 100 kg a 500 kg, y 10 g para calibración de pesas de 1000 kg

Las condiciones ambientales del laboratorio se regulan y se mantienen para garantizar la conservación de patrones y estabilidad durante las calibraciones.

La confiabilidad de las mediciones realizadas en el laboratorio de masa están soportadas en su sistema de calidad, el cual se ha desarrollado considerando los lineamientos establecidos en la norma ISO/IEC 17025 y además cuenta con la acreditación internacional desde el año 2007 del Deutscher Akkreditierungsstelle GmbH –DakkS (organismo de acreditación alemán, antes DKD), el cual es signatario de los acuerdos multilaterales de la European co-operation for Accreditation EA y de la International Laboratory Accreditation ILAC para el reconocimiento mutuo de los certificados de calibración. http://www.dakks.de/as/ast/d/D-K-17296-01-00.pdf

El laboratorio de Par Torsional del Instituto Nacional de Metrología, tiene dentro de sus funciones prestar los servicios de calibración de instrumentos de medición de par torsional de la industria nacional y laboratorios acreditados y conservar los patrones de la magnitud; para ello cuenta con un juego de seis transductores con las siguientes características:

TRANSDUCTOR

MARCA

INTERVALO RANGO TRABAJO

10 N·m

GTM

0,5 N·m a 10 N·m

100 N·m

HBM

10 N·m a 100 N·m

200 Nm

HBM

20 N·m a 200 N·m

500 N·m

HBM

50 N·m a 500 N·m

1000 N·m

HBM

40 N·m a 1000 N·m

3000 N·m

HBM

300 N·m a 3000 N·m

 

Adicionalmente, el laboratorio está equipado con un banco semiautomático de prueba para torcómetros Tipo: TW-SYS 1000 N·m, en el cual se realizan las calibraciones a torcómetros de referencia, probadores de par torsional torque, llaves de par torsional torque (torcómetros) de trinquete y de indicación, análogos ó digitales.

La trazabilidad se asegura mediante la calibración de los seis transductores de Par Torsional directamente en el Instituto Nacional de Metrología de Alemania, en el Laboratorio de Par Torsional del PHYSIKALISCH-TECHNISCHE BUNDESANSTALT de la ciudad de Braunschweig (Alemania), el cual tiene sus CMC´s debidamente publicados en el Anexo C del CIPM, bajo un MRA ( Arreglo de Reconocimiento Mutuo) mediante el cual se reconoce la validez de las calibraciones y los certificados de medición, para las magnitud, intervalos de medición, rangos e incertidumbres especificadas en dicho Anexo C.

Internamente, por comparación entre los transductores y mediante el seguimiento estadístico de la señal cero de cada uno de los transductores.

El laboratorio de forma específica está en la capacidad técnica de prestar el siguiente alcance de servicios de calibración a sus usuarios:

 

MAGNITUD

INTERVALO RANGO DEL MENSURANDO

INCERTIDUMBRE

INSTRUMENTO A CALIBRAR

Par Torsional

 

0,5 N·m a 3 000 N·m

   

Instrumentos Probadores de Par Torsional Torque

 

 

 

0,5 N·m a 1 000 N·m

   

Herramientas de Medición de Par Torsional- Torcómetros Tipo I

 

0,5 N·m a 1 000 N·m

   

Herramientas de Medición de Par Torsional- Torcómetros Tipo II

 

 

Presta servicios de calibración a comparadores y patrones de energía eléctrica, equipos probadores de medidores de energía “EPM`s”, "en sitio", vatímetros, medidores de ángulo, transformadores de medida de corriente y de tensión eléctrica, cargas y puentes de medida.

El laboratorio cuenta con dos (2) comparadores marca ZERA modelo 3003 DC con límites de error de 0,008% referidos a potencia aparente respectivamente, un patrón de trabajo modelos COM 303-3 con límites de error 0,01 % referidos a potencia aparente; una fuente ZERA, modelo VCS 320 de 100 VA de potencia y capacidad máxima de 20 Ampere y. un sistema trifásico de potencia marca ZERA, modelo MTS340 con módulos de tensión hasta 480 Volts y módulos de corriente hasta 160 Ampere.

Para la calibración de transformadores se cuenta con un trasformador de corriente marca ZERA modelo MK 7269 y rango de medición desde 5 hasta 3000 Ampere con exactitud de 0,02% magnitud y 1 minuto en ángulo; Un transformador de tensión marca ZERA, modelo SVT 40/120, con exactitud de 0,01% magnitud y 1 minuto en ángulo.

La trazabilidad se asegura mediante la calibración de los patrones de referencia nacional en el exterior, en la actualidad esta trazabilidad esta referenciada con el PTB de Alemania.

El laboratorio de presión del INM es el responsable de custodiar y mantener los patrones de referencia en esta magnitud. Para la diseminación de la magnitud presión el laboratorio cuenta con un conjunto de patrones con los que se realizan mediciones en presión hidráulica y neumática. Para mantener la trazabilidad en esta magnitud los patrones son enviados periódicamente al Physikalish Technische Bundesanstalt (PTB) de Alemania para su calibración.

El laboratorio de presión del INM provee servicios de calibración a compañías pertenecientes a diferentes sectores de la industria como empresas petroleras, fabricantes de llantas, empresas transportadoras y distribuidoras de gas, hospitales y otras empresas pertenecientes al sector de la salud; empresas prestadoras de servicios públicos, compañías del sector químico y farmacéutico, laboratorios acreditados, compañías constructoras, entre otras. Igualmente, provee entrenamiento en la magnitud presión a profesionales y técnicos provenientes de la industria, la academia y otras instituciones nacionales o internacionales.

La confiabilidad de las mediciones realizadas en el laboratorio de presión están soportadas en el Sistema Integrado de Gestión del INM - SIG, el cual se ha desarrollado considerando, entre otros, los lineamientos establecidos en la norma ISO/IEC 17025 y además cuenta con la acreditación del Deutscher Akkreditierungsstelle GmbH –DakkS (organismo de acreditación alemán), el cual es signatario de los acuerdos multilaterales de la European co-operation for Accreditation EA y de la International Laboratory Accreditation ILAC para el reconocimiento mutuo de los certificados de calibración. http://www.dakks.de/as/ast/d/D-K-17296-01-00.pdf

El Laboratorio de Temperatura y Humedad realiza la Escala Internacional de Temperatura de 1990, ITS-90, que es la convención vigente mundial para definir y medir la magnitud de temperatura.

Cuenta con celdas de punto fijo de mercurio, agua, galio, estaño y zinc; termómetros de resistencia de platino, termopares de metal noble, calibradores de termómetros de radiación, generador de humedad de dos presiones y un higrómetro de espejo enfriado con trazabilidad a las unidades correspondientes del Sistema Internacional de Unidades, SI por medio de calibraciones en institutos metrológicos de reconocimiento internacional y con capacidad primaria de medición.

Para la diseminación de los patrones nacionales de medida en las magnitudes de temperatura y humedad se tiene un conjunto de medios de comparación para la calibración de termómetros de contacto entre - 80 °C y 1 200 °C; la calibración de termómetros de radiación se realiza en un rango de 0 °C a 500 °C. El servicio de calibración de higrómetros se realiza en un rango de 10% HR a 95% HR.

Cuenta con dos osciladores atómicos de Cesio (uno de alto desempeño y otro de desempeño estándar), tres osciladores de rubidio, tres receptores GPS (Sistema de Posicionamiento Global), un oscilador de cuarzo, dos contadores de frecuencia y dos generadores de frecuencia. Con los contadores de frecuencia se alcanza un intervalo de medición de 8 GHz; y con los generadores de frecuencia se alcanza un intervalo de generación de 6 GHz.

El Patrón Nacional de Tiempo y Frecuencia del Instituto Nacional de Metrología (INM) de Colombia es un oscilador atómico de cesio 133, que participa en la red de comparaciones (vía satélite) de escalas de tiempo del Sistema Interamericano de Metrología (SIM): “SIM Time Network – SIMTN”. Por medio de esta red SIMTN, el laboratorio mantiene el control metrológico en tiempo y frecuencia, y en consecuencia, es posible difundir la trazabilidad a los servicios de calibración que presta.

El laboratorio tiene la capacidad técnica para prestar a sus usuarios los siguientes servicios de calibración:

  • Calibración de generadores y contadores de frecuencia.
  • Calibración de cronómetros con pantalla LCD.
  • Calibración de tacómetros ópticos.
  • Calibración de osciladores de precisión.

Hora Legal para la República de Colombia

El Decreto 4175 de 2011, otorga al Instituto Nacional de Metrología la función de “mantener, coordinar y difundir la hora legal de la República de Colombia”. Esta función se logra mediante los equipos de medición que posee el laboratorio de tiempo y frecuencia.

La hora legal se encuentra alojada en un servidor web del INM y puede ser accedido por la ciudadanía mediante los siguientes enlaces:

 

Métodos de Calibración:

Calibración de recipientes por el método gravimétrico: Consiste en hallar la capacidad de un recipiente volumétrico mediante la determinación de la masa de un líquido, de densidad conocida, que puede contener o suministrar.

Su sustento teórico, que hace parte de las leyes de la hidrostática, se encuentra documentado en la norma IS0 4787 y en el Reglamento del PTB Band 26 del 2002. Este método ha sido seleccionado porque es el que conduce a una menor incertidumbre de medición de acuerdo con la amplia experiencia de institutos como el PTB y el NIST.

Calibración de recipientes por el método de comparación:Este método, denominado también “volumétrico” consiste en determinar la capacidad de un recipiente comparando el volumen de líquido que puede contener o suministrar con el de otro(s) que desempeña(n) el papel de patrón(es).

Su sustento teórico se encuentra en las leyes de la geometría y de la hidrostática, disciplinas mundialmente conocidas. Su metodología se encuentra plasmada (entre otros documentos) en la norma API MPMS 4, capítulo 4 de 1998 y en el Reglamento del PTB Band 26 del 2002. Este método ha sido seleccionado para calibrar recipientes cuya capacidad sea mayor de 50 L, debido a que para recipientes de gran capacidad, al aplicar el método gravimétrico, la operación sería demasiado complicada.

 

Alcance

Servicio de calibración o medición

Rango de medición

Incertidumbre expandida mínima

Nivel de confianza 95%

Patrón de referencia usado en la calibración

Magnitud

Instrumento

Método

Valor Mínimo

Valor Máximo

Unidades

Valor

Unidades

Patrón

Fuente de trazabilidad

Volumen

Micropipetas

Gravimétrico

1

1000

µL

0,015

µL

Pesas E1, Pesas E2, Balanzas, Termómetros, agua Grado 3

INM

Instrumentos para contener o suministrar líquidos

1,0

5000

mL

0,0035

% del volumen medido

Volumen

Recipientes volumétricos

Volumétrico comparación

50

2000

L

0,0060

% del volumen medido

Pipeta de 50L termómetros

INM