Área de Masa y Magnitudes Mecánicas

El Área de Masa desarrolla sus actividades fundamentales en los campos de la metrología científica y aplicada, teniendo encomendada la tarea de la obtención, mantenimiento, desarrollo y difusión de los patrones de la unidad fundamental SI de la magnitud masa (kg), y de las unidades derivadas de las magnitudes densidad (kg/m³), presión (pascal), fuerza (N), volumen (m³), aceleración (m/s²) y par de torsión (N·m ). 

Las medidas de magnitudes como la  masa, la densidad, la presión, el volumen, la aceleración, la fuerza y el par de torsión juegan un papel muy relevante en la investigación, la industria, el comercio y el control de procesos. Las sociedades desarrolladas demandan cada vez mayor exactitud en tales medidas.

Los técnicos del Área de Masa participan activamente en los grupos de trabajo nacionales e internacionales de metrología científica y aplicada (CCM, EURAMET, IMEKO, ISO; ENAC, AENOR,...) lo que les permite disponer de los conocimientos y contactos necesarios para el asesoramiento y ayuda a los laboratorios e industria nacionales que trabajan en el campo de la masa y magnitudes derivadas y, a su vez, contar con procedimientos y criterios armonizados y aceptados por diferentes países, organizaciones metrológicas, organismos y laboratorios nacionales y europeos.

Para el cumplimiento de su cometido, el Área de Masa se encuentra estructurada  de la siguiente manera:

1. 1. Masa y magnitudes mecánicas

      1. Metrología de Masa

         1. Realización y diseminación de masa

         2. Densidad de sólidos

      2. Tecnología de pesaje

         1. IPFNA/balanzas

         2. IPFA

         3. Unidades modulares

      3. Ingeniería de magnitudes mecánicas

         1. Técnicas de medición de fuerza

         2. Técnicas de medición de par

         3. Técnicas de medición de presión y vacío

• En el Laboratorio de Realización y Diseminación de Masa se custodia el Patrón Nacional de Masa y 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. Esta transferencia consiste en la comparación del Patrón 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.

• En el Laboratorio de Densidad de Sólidos se disemina el Patrón Nacional. El Patrón Nacional de Densidad está materializado en una esfera de silicio monocristal ultra puro perfectamente pulida. Los patrones secundarios de densidad lo forman un conjunto de tres esferas de cuarzo perfectamente pulidas. El volumen de las esferas de cuarzo se determina por comparación con el Patrón Nacional de Densidad mediante un proceso de pesaje hidrostático. Desde los patrones secundarios la unidad se disemina en un conjunto de patrones de masa de acero inoxidable en el rango de 100 mg hasta 50 kg mediante pesaje hidrostático. A partir de éstos se da trazabilidad en densidad a líquidos y a sólidos.

• El Laboratorio de Técnicas de Medición de Presión y Vacío materializa la unidad de presión, el pascal, de la siguiente forma según el intervalo de medida:

• En el campo de 10^-6 Pa hasta 10^-2 Pa se realiza con un sistema de expansión dinámico.
• En el campo de 10^-2 Pa hasta 10² Pa se realiza con un sistema de expansión estático.
• En el campo de 10² Pa hasta 500 MPa se realiza con una serie de conjuntos pistón–cilindro montados en sus correspondientes balanzas de presión.
• Para muy altas presiones, en modo relativo, desde 500 MPa a 1 GPa, se realiza a través de un multiplicador de presión.

La trazabilidad primaria de la unidad se consigue mediante una columna de mercurio con medida interferométrica de altura con trazabilidad a las unidades de masa y longitud y a la aceleración de la gravedad.

• En el Laboratorio de Técnicas de Medición de Fuerza se custodia el patrón Nacional de Fuerza constituido por tres máquinas patrón de fuerza de carga directa, con alcances nominales de 500 kN, 20 kN y 1 kN que permiten generar fuerzas tanto a compresión como a tracción desde 10 N a 500 kN. El rango de generación de fuerza se complementa con una máquina patrón hidráulica del tipo comparador para la generación de fuerzas hasta 2 MN a compresión y una máquina patrón hidráulica a tracción y a compresión hasta10 MN.

• En el Laboratorio de Técnicas de Medición de Par de torsión se custodia el Patrón Nacional de Par materializado por medio de una máquina patrón de par de torsión de carga directa de 1000 N·m , capaz de generar un rango de par de torsión, tanto en sentido horario como antihorario, desde 1 N·m hasta 1000 N·m , y dos máquinas de par de torsión por comparación, una de 5 kN·m y otra de 20 N·m , capaces de generar un rango de par de torsión desde 0,2 N·m hasta 5 kN·m tanto en sentido horario como anti-horario.