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Laboratorio de Realizacion y Diseminacion de Masa

Unidad y realización

La unidad de masa es el “kilogramo” (kg), que fue definida en la 1ª Conferencia General de Pesas y Medidas, en 1898, como la masa del Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK), depositado en el Bureau Internacional de Pesas y Medidas (BIPM), en Sévres, París.

El Prototipo Internacional del Kilogramo es un cilindro de 39 mm de altura y 39 mm de diámetro de una aleación de platino- iridio, a un 90% de platino y 10% de iridio; tiene una densidad de 21 500 kg/m3.

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El Patrón Nacional de Masa, declarado como tal en el Real Decreto 648/1994 de 15 de abril, mantenido, conservado y custodiado por el CEM, es la copia nº 24 del Prototipo Internacional del Kilogramo y fue construido en 1889, en la aleación de platino–iridio (90/10). Los prototipos nacionales se envían al BIPM para efectuar verificaciones periódicas con copias del IPK, para obtener su trazabilidad al patrón internacional.

Actualmente es la única unidad básica del SI definida a través de un artefacto material, lo que implica que la unidad de masa no puede ser transferida con una incertidumbre menor que la obtenida por comparación con el Prototipo Internacional (IPK). Sin embargo desde hace varios años se está investigando para obtener una nueva definición a través de constantes físicas fundamentales como ocurre con el resto de las unidades básicas, concretamente a través de la constante de Planck mediante el experimento de la balanza de potencia y por otro lado a través del número de Avogadro y la masa atómica.

Mantenimiento

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El mantenimiento del Patrón Nacional de Masa se garantiza a través de los procedimientos de medida y comparaciones establecidos en el Sistema de Gestión de la Calidad del CEM y en la participación en comparaciones internacionales de alto nivel entre Institutos Nacionales de Metrología.

Principales actividades y objetivos

En el Laboratorio de Masa se realizan las tareas que se detallan a continuación:

  • Mantenimiento, custodia y conservación del Patrón Nacional de Masa.

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  • Transferencia del Patrón Nacional de Masa a los patrones primarios de acero inoxidable.

  • Diseminación de la unidad de masa mediante la calibración de patrones de masa desde 1 mg hasta 1000 kg.

  • Realización de calibraciones al más alto nivel metrológico en el rango desde 1 mg hasta 1000 kg, dando trazabilidad a otros laboratorios e Institutos Nacionales de Metrología.

  • Desarrollo de software para la automatización de los procesos de medida mejorando de esta manera los métodos de calibración.

  • Estudio de algoritmos matemáticos en un proceso de mejora constante de las incertidumbres en los procesos de medida.

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  • Determinación de las propiedades magnéticas de las pesas (magnetización y susceptibilidad magnética)

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Los laboratorios de Masa están equipados con un amplio conjunto de comparadores de masa y balanzas de diferentes alcances nominales, abarcando desde 1 mg hasta 1000 kg, con diferentes resoluciones, utilizándose en función de la clase de exactitud de la masa o pesa a calibrar.

Las salas del Laboratorio de Masa poseen condiciones ambientales controladas:

  • Estabilidad en temperatura: ± 0,5 ºC

  • Estabilidad en humedad: ± 5 %

Trazabilidad

En el Laboratorio de Masa se lleva a cabo la transferencia y la diseminación como primeros eslabones de la cadena piramidal de la trazabilidad de la unidad de masa. En primer lugar, se realiza periódicamente la transferencia del platino-iridio al acero inoxidable, que consiste en la comparación del prototipo nacional de platino-iridio con pesas de 1 kg de acero inoxidable, que constituyen los patrones primarios del laboratorio; en segundo lugar a partir de dichos patrones de 1 kg se realiza la diseminación de la unidad de masa, mediante un sistema matricial de comparaciones que se resuelve a través del método de los mínimos cuadrados, en dos bloques fundamentales: los múltiplos del kilogramo, de  1 kg  a 1000 kg; y los submúltiplos del kilogramo, de 1 kg a 1 mg, constituyendo éstos los patrones de referencia que a su vez calibrarán a los  patrones de trabajo.

 

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Proyectos e investigaciones

Dentro de las líneas de investigación que se llevan a cabo en el laboratorio primario están, por un lado, el estudio del cambio de masa que experimentan las pesas, tanto de platino-iridio como de acero inoxidable, cuando son transferidas del aire a unas condiciones de vacío, y estimación de la repetibilidad de dicho cambio, y por otro lado la determinación experimental de la densidad del aire a través de artefactos de igual masa pero diferente volumen.

Para ello se dispone de un comparador de masa hasta 1 kg y con una resolución de 0,1 mg, que permite comparar masa en medio aire, vacío o gas inerte.

Otro proyecto termninado recientemente es el desarrollo de patrones de masa menores que el miligramo. Ello es importante para la verificación de la exactitud de comparadores y balanzas con sensibilidades menores que el miligramo.

Actualmente se está trabajando en el estudio de la influencia de las interacciones magnéticas en los instrumentos de pesaje.

Servicios

 

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