EL PAPEL DE LA METROLOGÍA EN LA SOCIEDAD
La sociedad confía en que los resultados de los instrumentos de medida sean fiables. Los ciudadanos vivimos en una sociedad multifacética, carecemos de los conocimientos necesarios para proteger siquiera una pequeña parte de nuestros intereses y necesitamos de la confianza mutua para desenvolvernos en la sociedad. Necesitamos creer que cuando nos hacemos un análisis clínico o nos sometemos a una dosis terapéutica de radiación, el resultado será correcto y la dosis la prescrita; también necesitamos creer que, cuando compramos productos, sus pesos (masas) o volúmenes se corresponden con los que nos facturan; consumimos gas, agua, energía eléctrica, medidos por contadores, y confiamos en que las cantidades facturadas se correspondan con nuestro consumo real; creemos que nuestras autoridades sancionan justamente a quienes cometen infracciones contra la seguridad vial o contra la hacienda pública.
Así pues, en bien del interés de la sociedad se necesita una base legal que sustente las mediciones y es por ello que los gobiernos legislan en materia de metrología («pesas y medidas») para garantizar la corrección de las mediciones en aras del interés público. Las legislaciones metrológicas deben garantizar y favorecer la confianza en los resultados de medida y evitar, en lo posible, conflictos de intereses entre partes, o resultados incorrectos de las mediciones que puedan afectar adversamente a los individuos y a la propia sociedad.
La metrología establece las bases para disponer de los patrones adecuados para las unidades de medida, verificar que los instrumentos de medida utilizados en servicios y en el comercio diario, y los procedimientos de medición aplicados, sean correctos, así como verificar las características de los productos (evaluación de la conformidad) en relación a los requisitos establecidos o a normas que les afectan.
El progreso de la ciencia siempre ha estado íntimamente ligado a los avances en la capacidad de medición. Desarrollar y mejorar las capacidades de medida disponibles en un país, es esencial para potenciar y apoyar los procesos de innovación tecnológica y desarrollo industrial como elementos diferenciadores de las economías emergentes. Los avances en metrología son básicos para la innovación, y potencian todas las áreas de la ciencia.
A continuación comentamos algunos de los impactos de la metrología en ciertos sectores:
TRANSACCIONES COMERCIALES
En la mayoría de los países se comercializan productos por un valor que puede oscilar entre el 60% y el 80% del PIB, sobre los que, en el camino que va desde el productor al consumidor, se realizan repetidas medidas con instrumentos. Aquí la metrología juega un papel relevante ayudando a evitar conflictos de intereses entre las partes de una transacción, reduciendo los costes de los litigios que ello podría conllevar. Una buena aplicación de la metrología favorece el principio de competitividad y fomenta la ética entre las transacciones. En este aspecto es de especial relevancia la cobertura que aportan los acuerdos de reconocimiento mutuo (ARM) o multilaterales (MLA), tanto entre Institutos Nacionales de Metrología (INM) (CIPM-ARM) como entre laboratorios de ensayo y calibración (ILAC-ARM) y organismos de evaluación de la conformidad, que contribuyen a eliminar posibles barreras técnicas.
El comercio internacional depende cada vez más de la metrología, aumentando anualmente en un 15%, con alrededor de un 80% relacionado con patrones o normativas, según la OCDE. El consumidor final de productos adquiridos o servicios facturados por magnitudes medidas (masa, longitud, volumen, energía consumida, etc.), no tiene ni los medios ni los conocimientos necesarios para verificar las cantidades de producto o la medida de las magnitudes involucradas en la transacción y la única alternativa con que cuenta es confiar en que las actuaciones de la metrología, a través de los controles metrológicos e inspecciones que establecen los Estados, aseguren la exactitud de las transacciones.
Gas natural
La UE tiene 210 millones de consumidores de gas natural que se suministra a través de 1,4 millones de kilómetros de tuberías. El consumo anual es de 500 000 millones de metros cúbicos, con un coste de cientos de miles de millones de euros. El gas es una materia prima cara que se comercializa en toda Europa y está sujeta a cargas fiscales; por ello es importante que los consumidores, los países importadores y exportadores y las autoridades tributarias tengan confianza en que las mediciones son justas, consistentes y fiables. Además, el comercio del gas está sujeto a las regulaciones de la metrología legal y, para ello, los instrumentos de medida relevantes deben sufrir controles metrológicos con referencia a patrones de medida.
El pago del gas se realiza de acuerdo al volumen y el contenido energético (valor calorífico) del gas, lo que se determina mediante medidores de caudal y mediciones de la composición del gas. Las mediciones se realizan en muchos lugares de la red de transporte de gas de forma diaria, semanal, mensual y anual y son un requisito específico en los puntos de transferencia; esto es, donde la propiedad del gas de un conducto cambia de manos, como, por ejemplo, en las fronteras. La composición del gas se mide mediante cromatografía de gases y el valor calorífico se calcula automáticamente por el cromatógrafo de acuerdo a normas técnicas internacionales. La exactitud en las mediciones es fundamental para garantizar el comercio justo en un lugar y la instrumentación de los distintos suministradores tiene que concordar para evitar disputas comerciales. (Fuente: EURAMET)
Facturación de los recorridos en ciudad por taxímetros
Los taxímetros son «instrumentos de medida» muy particulares, que aunque miden tiempo (en segundos) y distancia (en metros), no lo indican de forma directa en su pantalla de visualización. En realidad es un dispositivo calculador que, a partir de las diferentes señales que recibe de los diferentes sensores, referentes a las distancias recorridas y, por debajo de determinada velocidad, al tiempo durante el que se ocupa el vehículo, y teniendo en cuenta los suplementos autorizados por los reglamentos en vigor y la tarifa aplicable, calculan automáticamente e indican en todo momento el importe a pagar.
Para su funcionamiento efectivo, necesitan estar instalados en un vehículo, a partir del cual reciben la señal de velocidad (el vehículo hace de transductor de la señal de distancia) para calcular el recorrido del servicio y así su importe. Es por ello, que las características del vehículo en el que se instalan repercuten en el importe a cobrar a los usuarios.
Uno de estas características determinante es el diámetro de los neumáticos y la presión de los mismos. Con el paso del tiempo, los cambios de temperatura y los efectos de la propia rodadura sobre la carretera, la presión de los neumáticos desciende y por ello es necesario su revisión y corrección periódica.
Esta cantidad puede que no parezca importante, pero considerando el número de licencias de taxi en una gran ciudad y en un periodo anual, quizás los valores puedan sorprender. Si tomamos como ejemplo el Ayuntamiento de Madrid:
- El ayuntamiento de Madrid tiene concedidas 15 723 licencias de taxi. De todos estos vehículos vamos a suponer que un tercio (5000 aproximadamente) de los conductores de taxi no revisa la presión de sus vehículos habitualmente y la presión cae hasta 0,5 bar menos.
- Es conocido que de los 208 km que recorre un taxi diariamente, solo 94 km se realizan aplicando tarifa y que un taxi está operativo 337 días al año (valores promedios).
Con todos estos datos podemos valorar que se produce un sobrecoste cercano a los 3 millones de euros anuales (estimados) para el caso de que un tercio de las licencias del Área de Prestación Conjunta del Ayuntamiento de Madrid presente una presión de inflado por debajo del valor marcado por el fabricante del vehículo en tan solo 0,5 bar.
Facturación de la energía eléctrica consumida en los hogares
El 20% de la energía que se consume en España se gasta en los hogares, siendo el consumo eléctrico el 25% de la electricidad consumida en el país. El impacto de dicho consumo en el presupuesto de cada ciudadano es cada vez más apreciable, de ahí que una gestión adecuada y eficiente del mismo sea fundamental.
La facturación se realiza por los contadores de energía eléctrica (clase A). Desde un enfoque metrológico nos preguntamos: ¿Qué puede suponer un error en la medida del +2,0% en un contador de energía eléctrica (Clase A) para un hogar medio en nuestro país?
Si partimos de datos del INE como:
- Consumo medio anual de un hogar tipo piso en zona continental: 10 045 kWh
- Consumo medio en España: 59 983 GWh • Precio del kWh de energía consumida, incluido el acceso a la energía: 0,137 €/kWh
- para un hogar en zona continental: 27,52 €
- para todo el país: 164,4 millones de euros
La metrología legal es la herramienta que defiende a los consumidores y, a través de sus controles, verificaciones e inspecciones, garantiza que los errores de medida no superen el máximo permitido.
SALUD
Otro de los campos de actuación relevante de la metrología es el control y la calibración de los instrumentos de medida utilizados en diagnósticos y tratamientos médicos. Estamos hablando de instrumentos como termómetros clínicos, esfigmomanómetros o tensiómetros, electrocardiógrafos, aparatos para medir el ritmo de los pulsos (pulsómetros), tonómetros, audiómetros, etc. La metrología acompaña y apoya a las técnicas y métodos de diagnosis y tratamiento. Las medidas en el campo de la salud son una herramienta básica para mejorar y asegurar la calidad de vida.
En este campo, los profesionales de la salud se apoyan en los instrumentos de medida como una herramienta, pero no son expertos en los mismos, por lo que la metrología debe garantizarles que las medidas que obtengan con ellos sean fiables, exactas y reproducibles, dado que no disponen ni de medios ni de conocimientos para contrastarlas. La incidencia que se puede derivar de una medida inexacta, como por ejemplo en una radiación terapéutica, puede llegar a ser perjudicial para un paciente. Lo mismo puede ocurrir en análisis clínicos no rigurosos que llevarían a tratamientos inadecuados.
En la protección de la salud, la metrología también es una herramienta decisiva en otros casos que no son tan obvios, como puede ser la medida y control de la composición de los productos de consumo, como por ejemplo el contenido en metales pesados como cadmio, plomo y mercurio, u otras sustancias, que en determinadas proporciones hacen de un producto consumible un verdadero veneno.
Hipertensión arterial
La hipertensión arterial (HTA), el término médico para la presión arterial alta, es conocida como «la muerte silenciosa». La tensión arterial es la variable fisiológica más comúnmente medida y no por ello en la cuantía que sería deseable. Los diagnósticos de hipertensión arterial (HTA) dependen completamente de la medida de la tensión arterial. Alrededor del 43% de la población adulta española sufre hipertensión arterial (HTA), uno de los factores de riesgo más prevalente de enfermedad cardiovascular y el 37,4% de los hipertensos está sin diagnosticar, según un estudio de Di@ bet.es de la Fundación Española del Corazón (FEC). En España, un total de 12 153 personas murieron en 2016 a causa de enfermedades hipertensivas, según los datos del Instituto Nacional de Estadística (INE) sobre las causas de muerte en España.
La exactitud con que se mida esta variable fisiológica es fundamental para el buen diagnóstico y disminuir los posibles falsos positivos o la falta de tratamiento cuando en realidad sí lo necesitaría el paciente.
En Europa, entre el 25% y el 33% de todos los ciudadanos sufrirá cáncer en algún momento de su vida; cada año aparecen 3 millones de casos nuevos de cáncer y se producen 1,7 millones de fallecimientos en la UE. La radioterapia es un tratamiento importante, tanto para los cuidados terapéuticos como para los paliativos. Se utiliza para tratar a un tercio de todos los pacientes de cáncer y cura a más personas que el conjunto de todos los medicamentos existentes. El éxito del tratamiento mediante radioterapia depende del suministro de la dosis correcta de radiación; si la dosis es demasiado baja el tratamiento no es efectivo, si es demasiado alta o su localización no es lo suficientemente exacta dentro del cuerpo, el paciente sufre de innecesarios y desagradables efectos secundarios. Por lo tanto, la confianza en la medición y suministro de las dosis es crítica y la medición exacta de las dosis de radioterapia es fundamental. (Fuente: EURAMET
DEFENSA Y SEGURIDAD
La metrología ha sido un elemento clave en la defensa desde tiempos remotos y más recientemente en el campo de la seguridad, como se refleja en las acciones de la Comisión Europea orientadas a impulsar dicho sector.
El desarrollo técnico incrementa continuamente las posibilidades de defender mejor los intereses nacionales y las fronteras. El nivel tecnológico de los sistemas de detección empleados en el control de fronteras y la lucha antidroga, requiere instrumentos de medida exactos, con trazabilidad adecuada, para garantizar la correcta aplicación de la ley, con las consiguientes repercusiones nacionales, comunitarias e internacionales.
Otro de los diversos sectores de incidencia es el de los transportes públicos (aéreos, terrestres y marítimos), en donde se debe disponer de instrumentos cuyos resultados garanticen la seguridad de los pasajeros, comoaquellosdestinados alpesaje,quepermitancuantificar la carga así como su distribución, instrumentos de navegación, desarrollo de sistemas automáticos activos de protección de peatones en casos de colisión, sistemas automáticos de frenado, etc.
Un sector asimismo relevante es el de la seguridad laboral, en donde muchas de las actuaciones relacionadas con la seguridad e higiene en el trabajo dependen de las medidas realizadas por instrumentos específicos, como en la medida de parámetros de confort y estrés térmico (niveles de ruido, temperatura, radiación, etc.), o el contenido de nanopartículas en suspensión en ambientes laborales.
Ejemplos:
Regulación de inflado de neumáticos de vehículos a motor
El parámetro de la presión de los neumáticos del automóvil es fundamental en la seguridad vial; así por ejemplo una presión excesiva disminuye la adherencia en la carretera e incluso aumenta el riesgo de que ocurra un reventón. Además, la banda de rodamiento de un neumático sobreinflado se desgastará mucho más rápido en el centro y será más vulnerable si circula por una mala calzada.
Por otro lado, una rueda con una presión baja tiene una mayor tendencia al aquaplaning, aumenta la distancia de frenado e incrementa el consumo de combustible. Los neumáticos con 1 bar menos de presión de inflado de la recomendada tienen una resistencia mayor a la rodadura, lo que puede suponer hasta un 6 % más de consumo de carburante.
Desde el punto de vista de la velocidad y su indicación en el velocímetro, la presión de inflado afecta también a la distancia entre el eje de giro de la rueda y la calzada, que es el radio efectivo de giro de la rueda, por lo que repercute en la referida indicación del velocímetro, y esto puede llevar a una infracción inconsciente en el límite velocidad.
De ahí la necesidad de controlar periódicamente la presión de los neumáticos con dispositivos de medida de presión de neumáticos fiables que suelen estar sometidos a los controles de la metrología legal.
Control de velocidad en carreteras
El incumplimiento de los límites de velocidad es un grave problema para la seguridad vial, tal como demuestran los datos estadísticos de la DGT. La velocidad inadecuada o excesiva es factor concurrente en uno de cada tres accidentes mortales en las carreteras españolas. Una de las medidas disuasorias que mundialmente se utiliza es el control de velocidad a través de los cinemómetros, entendiéndose por tal cualquier instrumento destinado a medir la velocidad de circulación de los vehículos a motor. Pueden utilizar diferentes tecnologías: doppler, láser, de cables piezoeléctricos, y diferentes tipologías: estáticos, móviles, de tramo, instalados en aeronave, etc. Los errores máximos permitidos (EMP) relativos a los cinemómetros vienen reflejados en las correspondientes órdenes de aplicación, siendo diferentes dependiendo de su tipo, pero en cualquier caso cubriendo el riesgo asociado y garantizando siempre lecturas a favor del conductor y por lo tanto la protección de sus derechos.
SOSTENIBILIDAD
Medioambiente El cuidado del medio ambiente es esencial para nuestro bienestar y el futuro de nuestro planeta. Sus cambios nos afectan a todos y es motivo de preocupación, ya que se cree cada vez con mayor convicción, que la actividad humana actual le está afectando negativamente, como prueban los diferentes informes y tratados internacionales.La calidad de vida de la población, y más concretamente de las grandes urbes, está experimentando un fuerte deterioro debido a la contaminación:
- gases de combustión y partículas emitidas por los tubos de escape de los vehículos automóviles,
- ruido generado por el tráfico rodado, o recibido por el entorno de las instalaciones productivas o en las cercanías de aeropuertos y ferrocarriles,
- vertidos industriales, asimilables a urbanos no tratados adecuadamente,
- contaminación del agua potable, ya sea de cauces naturales o de acuíferos y mares con sustancias químicas con contenido tóxico, tales como detergentes, pesticidas, y otros, con el consiguiente impacto sobre la fauna o la contaminación del suelo y su efecto sobre la agricultura en términos económicos y de salud,
- altas concentraciones de radón en sótanos y estacionamientos subterráneos,
- radiación ultravioleta excesiva, por daños en la capa de ozono,
- campos electromagnéticos de baja frecuencia al operar aparatos eléctricos, o de alta frecuencia en las transmisiones de radio.
Se cree que la contaminación del aire es responsable de más de 400 000 muertes prematuras cada año en Europa, dañando también la vegetación y los ecosistemas. La Directiva Europea de Calidad de Aire Ambiental y la Directiva de Límites Nacionales de Emisión (NEC, «National Emission Ceilings») establecen límites estrictos en los niveles permitidos de contaminantes en el aire. La metrología ayuda a la supervisión de los valores límites establecidos y con ello al cumplimiento de las normativas aplicables en esta materia.
Abonado de tierras
El consumo excesivo de fertilizantes es costoso para los agricultores y aumenta la contaminación y el daño debido a los residuos que los campos cultivados vierten en los arroyos, ríos y tierras adyacentes. El consumo excesivo a menudo no es intencionado y es el resultado de una falta de conocimiento preciso sobre la calidad del suelo, el uso de fertilizante y los tipos de fertilizantes.
Soluciones innovadoras basadas en la metrología han contribuido al desarrollo de esparcidores inteligentes de abono y al objetivo más general de la «agricultura de precisión». La solución incluye la medición en tiempo real de la masa de fertilizante distribuido por hectárea, combinado con una información de localización exacta (mediante GPS) y datos de la calidad del suelo. Esto permite adaptar la cantidad de fertilizante a las necesidades del suelo y del cultivo en diferentes lugares. Mientras que en la actualidad los niveles de fertilizante se estiman mediante análisis y cartografiado de la productividad de los campos cosechados en años previos, a la larga los sistemas inteligentes utilizarán datos de calidad del suelo a partir de los sistemas de observación terrestre y otras herramientas de teledetección. (Fuente: EURAMET)
Para el seguimiento de los contaminantes del medio ambiente (NOx, SOx, CO, CO2,% de Ozono, etc.) se necesitan datos precisos y fiables, tanto para la gestión de las medidas a adoptar, como para la emisión e implementación de regulaciones y políticas efectivas.
Es necesario que los datos ambientales medidos sean robustos y consistentes en todas las redes de seguimiento, tanto nacionales como europeas. Para ello, Europa cuenta con más de 6000 estaciones de seguimiento, que deben ser calibradas periódicamente, y nuevos métodos y capacidades de medida, desarrollados para los nuevos contaminantes que están apareciendo.
La contaminación del aire, por ejemplo, se estima que es responsable de más de 400 000 muertes prematuras en Europa cada año, dañando también a la vegetación y los ecosistemas.
Cambio Climático
El clima es la condición promedio de la atmósfera en una época dada del año y se acepta cada vez más que algunas actividades humanas pueden tener consecuencias sobre el clima de nuestro planeta y ser parcialmente responsables de fenómenos como el deshielo de los polos y la ocurrencia creciente de tormentas. Para comprender y predecir el cambio climático se requiere la vigilancia del clima, y para que las predicciones climáticas sean creíbles, se requieren modelos evolutivos de calidad, con datos metodológicamente trazables que incluyan balances de incertidumbre. Los resultados de las mediciones en este ámbito pueden tener consecuencias muy importantes a nivel social y económico.
Control y supervisión de recursos naturales
Conforme el planeta ve reducidos muchos de los preciados recursos básicos para la producción de energía y alimentos, tales como el agua, los minerales, el petróleo, el gas, la pesca, etc., se tiende a aumentar el interés político en el control de dichos recursos. Ello exige incrementar el número de mediciones, su exactitud y su credibilidad. Hay una creciente concienciación sobre cómo la metrología puede contribuir de forma efectiva a esta tarea. La importancia de la metrología en este ámbito vino ya secundada por la Resolución 1ª de la 20ª Conferencia General de Pesas y Medidas de 1995, sobre la necesidad de utilizar el Sistema Internacional de Unidades en el campo de los estudios de los recursos, para que los resultados de medida pudiesen ser contrastables, comparables y aceptados internacionalmente.
DESARROLLO INDUSTRIAL
La metrología es una herramienta que protege a la industria de medidas incorrectas y promueve el desarrollo comercial al fomentar la competencia leal y prohibir la comercialización de productos que no satisfacen los requisitos técnicos y metrológicos establecidos en las regulaciones de los Estados.
Los instrumentos de medida se utilizan para determinar las propiedades de los componentes y de los productos terminados y se emplean cada vez más también para controlar, regular, automatizar y monitorizar procesos (metrología en proceso). Se emplean mediciones para verificar las tolerancias de fabricación y la operatividad funcional de los productos. Las mediciones son un componente crucial del aseguramiento de la calidad.
La metrología ayuda a la industria a:
- Mejorar la calidad de los productos, a partir de la mejora de las mediciones y métodos de control.
- Aumentar la competitividad. Promueve el desarrollo de sistemas de medida, análisis y ensayo y proporciona instrumentos de medida para la I+D+i.
- Disminuir las pérdidas por defectos (pocos rechazos).
- Asegurar la intercambiabilidad de las partes y componentes a través de medidas trazables. Mayor normalización internacional.
- Proporcionar confianza en los productos a través de las mediciones realizadas con incertidumbres reducidas y conocidas, y la utilización de procedimientos apropiados de evaluación de la conformidad.
- Reconocimiento y aceptación de productos en los distintos mercados (mercado globalizado).
- Generar conocimiento.
Ejemplo:
Fabricación con exactitud e intercambiabilidad de componentes
Para la construcción del avión Airbus A380, diferentes partes se fabrican en España, Reino Unido, Alemania y Francia. Posteriormente son transportadas a Francia, donde se ensamblan. Para poder realizar este proceso de ensamblaje, se necesitó que la metrología evolucionase y diese apoyo a la industria, de forma que permitiera fabricar los componentes con exactitudes de 50 micrómetros (0,000 050 m).
En la actualidad las áreas tradicionales de la industria han evolucionado hacia una mayor complejidad, requiriendo tolerancias de fabricación más exigentes y campos de medida más amplios con menores incertidumbres. La metrología es un elemento clave en la llamada «Industria 4.0». (Fuente: EURAMET)
DESARROLLO CIENTÍFICO Y TÉCNICO
La investigación en metrología es un pilar a tener en consideración para ayudar a resolver los retos sociales del milenio. Así por ejemplo, la investigación en nuevos métodos, procesos e instrumentación de medida es fundamental para el avance de sectores como el espacial, o los de comunicaciones, seguridad y protección, salud, industria, energía, medioambiente y muy especialmente para la monitorización del cambio climático. Además, la investigación en metrología y su desarrollo es básica para respaldar técnicamente a los gobiernos en sus reglamentaciones y decisiones.
El desarrollo de proyectos específicos de I+D en metrología permite disponer de patrones y métodos de medida que favorecen la ruptura de algunas de las actuales barreras tecnológicas existentes en materia de reproducibilidad y aceptación de resultados en cualquiera de las aplicaciones industriales, como es el caso de la nanotecnología, donde las tolerancias e incertidumbres demandadas son del orden de mil veces menores a las actualmente existentes en la fabricación de precisión.
Los avances en metrología son básicos para la innovación, y potencian todas las áreas de la ciencia. En metrología, la evolución es constante y se retroalimenta del avance de la tecnología y en general de la ciencia. Los patrones y procedimientos de medida no son estáticos, evolucionan continuamente reflejando el avance de la ciencia y en respuesta a las necesidades de la industria y de la sociedad.
Desarrollar y mejorar las capacidades de medida disponibles en un país, es esencial para potenciar y apoyar los procesos de innovación tecnológica y desarrollo industrial como elementos diferenciadores de las economías emergentes.
Ejemplo:
Desarrollo de relojes ópticos
Nuestra vida diaria, dentro de una sociedad altamente tecnológica, digitalizada y conectada, no sería una realidad si no dispusiésemos de una sincronización del tiempo a escala mundial.
Así, por ejemplo, se necesita disponer de una sincronización de los relojes de los satélites, para que los usuarios puedan tener una geolocalización precisa. Un error de 1 nanosegundo supone un error de posición de 30 cm. Este dato, por ejemplo, nos indica la necesidad de mejora que se requiere para poder llegar a los vehículos autónomos sin conductor. En la actualidad se están desarrollando nuevos instrumentos y patrones primarios de tiempo basados en tecnologías ópticas (trampas de iones, redes ópticas) que sustituirán en menos de una década a los tradicionales relojes atómicos de Cesio, mejorando su exactitud hasta en dos o tres niveles.
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