_INTRODUCCION A LA METROLOGIA EN QUIMICA

Metrología

•

UNAM

Abraham M

29/7/2023

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Metrología

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CENTRO NACIONAL DE METROLOGIA

PUBLICACIÓN TÉCNICA
600-812-MRD039-PT

INTRODUCCIÓN A LA
METROLOGÍA EN
QUÍMICA

M. en C. Guadalupe Judith Sáinz Uribe
M. en C. María del Rocío Arvizu Torres
M. en C. Alejandro Pérez Castorena
M. en C. Edith Valle Moya
M. en C. Marco Antonio Ávila Calderón
I.Q. Victor Hugo Hernández Maldonado
I.Q. Jazmín Montero Ruiz
I.Q. Francisco Segoviano Regalado
I.Q. Judith Velina Lara Manzano
Dra. Melina Pérez Urquiza
Dra. Mariana Arce Osuna
Dra. Norma González Rojano
M. en C. Froylán Martínez Suárez
Dr. José Manuel Juárez García
Dr. Jorge Uribe Godínez
Dr. José Luis Ortiz Aparicio
Dr. Yoshito Mitani Nakanishi

Los Cués, Qro. México, abril del 2018.
1ª Edición.

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INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA EN
QUÍMICA

Este documento se ha elaborado con recursos del gobierno
mexicano y los derechos reservados corresponden al Centro
Nacional de Metrología, ubicado en el km 4.5 de la carretera a los
Cues, el Marqués, Querétaro.

1ª. Edición

ISBN: 978-607-98045-0-3.

PRÓLOGO
Metrología en química y biología es el nombre oficial que hoy en día emplea el
Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), quienes formalizaron un nuevo
campo de la metrología en 1993, el Grupo de Trabajo en Metrología en Química
conocido como CCQM, Comité Consultivo de Cantidad de Sustancia, entre las
áreas de la metrología reconocidas en el ámbito metrológico tradicional de la física,
para soportar la calidad de las mediciones que se realizan en la mayoría de los
procesos productivos, tales como los de calidad de productos y de salud. Desde
que se reconoció en 1972 en el CIPM la unidad de base, el mol, relativo a la cantidad
de sustancia en química y que forma parte de las 7 unidades de base, tuvieron que
transcurrir más de 20 años para que la metrología en química fuera considerada
como una disciplina crítica que requería de patrones de medición y de la
comparabilidad de los resultados de las mediciones que se realizan en cualquier
parte del mundo. Actualmente se ampliaron los conceptos metrológicos en los
campos de las mediciones biológicas y microbiológicas, donde las mediciones
moleculares, como las de ADN, permiten establecer la jerarquía metrológica y la
trazabilidad, la cual no parecía ser factible de llevarse a cabo hace 20 años.
En este documento se trata de introducir los conceptos metrológicos en las
mediciones químicas y biológicas, que son poco conocidos entre los laboratorios
analíticos y biológicos, que implican una jerarquización de métodos de medición en
base a la exactitud alcanzable, expresada por incertidumbres de medición;
establecimientos de patrones de medición conocidos como materiales de
referencia, los conceptos de trazabilidad y la diseminación de las exactitudes con la
estimación adecuada de su incertidumbre, del mismo modo que se hacen en las
mediciones de las magnitudes físicas. Por otro lado, se hace referencia a la
estructura organizacional internacional, creada por el más antiguo tratado
internacional conocido como tratado del metro en 1875, al que se adhirió México en
1891. Se describe como se organizan las instituciones responsables de la
metrología internacionalmente en cada país miembro firmante del tratado, y los
puntos más importantes: el cómo se asegura la trazabilidad y la comparabilidad de
las mediciones en química y biología en un país con respecto a los demás y por qué
los materiales de referencia certificados (MRC) son los patrones de medición en
química y biología y requieren de almacenamiento especial durante un periodo
específico, la estimación de la incertidumbre de medición de los resultados
analíticos y la importancia de la confiabilidad de estas mediciones basadas en la
estructura metrológica en química y biología, para apoyar la competitividad del
sector productivo y la confiabilidad del sector ambiental y de salud, que es la
infraestructura de calidad de cada país con la que se da certeza a la evaluación de
la conformidad, que apoya el comercio y los temas regulatorios en general, tanto
nacionales como internacionales.

Para asegurar la calidad de las mediciones de los mensurandos o analitos
identificados como críticos sujetos a vigilancia por la normatividad nacional, se debe
asegurar la trazabilidad de las mediciones, que implica que hay una cadena de
comparación hacia la realización del mensurando en el Sistema Internacional de
unidades (SI), el cual demuestra la más alta calidad metrológica y en el que se
considera la implantación de patrones nacionales y métodos potencialmente
primarios en las magnitud químicas y biológicas. Esta realización está bajo la
responsabilidad del Instituto Nacional de Metrología, que para el caso de México es
el Centro Nacional de Metrología (CENAM), el cual fue establecido por el decreto
de la Ley Federal de Metrología y Normalización de 1988 y tiene la función de
diseminar dicha exactitud a través de los servicios de calibración o por medio del
uso de los materiales de referencia certificados, los cuales los certifica este centro.
La realización de los patrones nacionales se registraron en el Diario Oficial de la
Federación (DOF) en las magnitudes de pH, conductividad electrolítica y cantidad
de sustancia en diversos analitos, por medio del establecimiento de métodos
primarios de pH, Coulombimetría, gravimetría, conductividad electrolítica y de
métodos primarios de dilución isotópica para elementos químicos y compuestos
orgánicos y más recientemente por el método de PCR-digital, el cual cuantifica la
cantidad de Organismos Genéticamente Modificados (OGM). En el caso de la
medición de ozono en aire ambiente, se colaboró con el Instituto Nacional de
Ecología (INE, ahora Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático, INECC) en
el desarrollo del patrón para la medición de la fracción de masa de ozono en el aire
ambiente, siendo promovido como Laboratorio Designado, depositario del patrón
nacional del Sistema de Referencia Primario (SRP) para la medición de ozono, en
el marco del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo (ARM) del CIPM, que firmó el
CENAM en 1999.
Para asegurar la comparabilidad de los patrones de medición de los países
miembros de la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), es obligatorio
también para el Instituto Nacional de Metrología (INM), participar en las
comparaciones organizadas por el CCQM: Metrología Química y Biología del CIPM.
Desde el 2001 la Dirección General de Metrología de Materiales (DGMM) ha
participado en 166 comparaciones internacionales, de las cuales 80 fueron con las
que se reconocieron 325 capacidades de medición y calibración (CMC) hasta el
2016. Se han desarrollado 509 materiales de referencia y se han certificado un total
de 1 210 lotes de materiales de referencia certificados de diferentes tipos, para que
los laboratorios analíticos del país puedan establecer la trazabilidad de las
mediciones de los analitos específicos y estimar sus incertidumbres y proporcionar
resultados confiables.
Otra tarea compartida con instituciones expertas es la de participar en la revisión de
normas oficiales mexicanas emitidas por las Secretarías responsables, en las que

se especifican los límitesmáximos permitidos de ciertos analitos o de las normas
mexicanas relacionadas con los métodos de medición, con el fin de sugerir las
mejoras desde el punto de vista metrológico, uso de los materiales de referencia
certificados, aplicación del vocabulario internacional de metrología y del sistema
internacional de unidades en las mediciones químicas y de biología, que hacen
referencia a la calidad del agua, de la leche y de los productos lácteos, del muestreo
de suelos para la identificación y cuantificación de metales y metaloides y manejo
de la muestra, norma que establece las características del equipo de detección
remota (para detectar vehículos contaminantes en tránsito) y el procedimiento para
la evaluación de las emisiones contaminantes provenientes de vehículos, sobre los
lineamientos técnicos en materia de medición de hidrocarburos, específicamente en
la calidad del gas natural, sobre nanotecnología, atención a la ley de bioseguridad
de organismos genéticamente modificados; se han dado cursos, asesorías y
estancias en los laboratorios del área sobre los diferentes componentes de la
metrología en química a nivel nacional e internacional y se ha logrado consolidar a
México como uno de los laboratorios primarios de prestigio, en base a la revisión
por pares internacionales realizadas en 4 ocasiones; la primera revisión fue
realizada en el 2003, cuyo resultado satisfactorio mereció al CENAM, el ser
aceptado como miembro pleno del Comité Consultivo de Cantidad de Sustancia en
el 2004, que se compone hoy día de 25 Institutos Nacionales de Metrología (INM) o
Laboratorios Primarios.
El objetivo de elaborar este documento es el de generar un entendimiento
conceptual de la metrología química y de biología, en base a los conocimientos
fundamentales de la química analítica y de las cuantificaciones de diversos
materiales relacionados con la biología y microbiología y compartir los trabajos
científicos y técnicos que se requieren realizar para demostrar las competencias y
lograr el reconocimiento de la capacidad de medición y calibración (CMC), que son
fundamentales para la confiabilidad de los servicios que ofrece el CENAM y otros
Institutos Designados en el país, para que la sociedad pueda aprovechar estas
capacidades establecidas, en sus actividades productivas respectivas, de comercio
internacional y en asuntos de salud y ambiental con mayor confiabilidad, basados
en la comparabilidad internacional garantizada. Hay cierta dificultad para reconocer
que estas labores metrológicas deben ser funciones del Gobierno Federal,
formando una épice fundamental de la Infraestructura de Calidad: Metrología,
Normalización y Evaluación de la Conformidad, para impulsar la competitividad de
los sectores productivo, comercial y social.
El país busca mejorar la productividad, reducir costos en las transacciones
comerciales y además incrementar la eficiencia en la investigación y desarrollo, con
el fin de mejorar la competitividad en el mercado, promover la innovación y la calidad
y consecuentemente crear nuevos mercados.

Hoy en día las 6 áreas de enfoque en el CCQM son en las siguientes mediciones:
• clínicas y de salud,
• de seguridad y nutrimentales en alimentos,
• ambientales,
• de energía,
• de manufactura y
• de materiales avanzados,
que precisamente coinciden con las tendencias de la política pública general del
país, consistente con la tendencia mundial, requiriendo también adecuaciones en la
estrategia del grupo.

Dr. Yoshito Mitani Nakanishi
Director General de Metrología
de Materiales del CENAM

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ÍNDICE

1. Metrología en química ...................................................................................... 8
2. Infraestructura internacional de la metrología ................................................. 13
2.1 Tratado del Metro ......................................................................................... 13
2.2 Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) ..................................... 13
2.3 Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) ....................................... 13
2.4 Buró Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) ........................................... 14
2.5 Comité Consultivo para la cantidad de sustancia (CCQM) ........................... 15
2.6 Arreglo de Reconocimiento Mutuo del CIPM ................................................ 16
2.7 Tipos de comparaciones internacionales ..................................................... 17
2.8 Base de datos de las comparaciones clave del BIPM .................................. 18
2.9 Organizaciones regionales de metrología (ORM) ........................................ 19
2.10 Comités Conjunto del BIPM ....................................................................... 20
2.11 Institutos Nacionales de Metrología (INM) .................................................. 21
2.12 Institutos Designados ................................................................................. 24
2.13 Reconocimiento de las CMC ...................................................................... 25
2.14 Grados de equivalencia .............................................................................. 29
2.15 Informe de una comparación clave ............................................................ 31
3. Materiales de referencia certificados .............................................................. 32
3.1 Preparación de los materiales de referencia ................................................ 33
3.2 Tipos de materiales de referencia ................................................................ 34
3.3 Usos de los materiales de referencia certificados ........................................ 35
3.4 Certificación de un MR ................................................................................. 37
3.5 Asignación de valor ...................................................................................... 50
4. Trazabilidad de las mediciones ....................................................................... 51
5. Incertidumbre de medida ................................................................................ 54
6. Aplicaciones de la metrología en química en los distintos campos. ............... 55
6.1 Desarrollo de la metrología en química inorgánica en el CENAM. Dilución
isotópica con espectrometría de masas y plasma acoplado inductivamente. .... 55
6.2 Certificación de los materiales de referencia de matriz en mediciones de
elementos metálicos y su uso. ........................................................................... 65
6.3 Elaboración y certificación de materiales de referencia de matriz natural en
mediciones de plaguicidas y su uso. .................................................................. 68
6. 4 Desarrollo e implementación de los laboratorios de bioanálisis y de los
sistemas de referencia de medición de ácidos nucleicos en el CENAM. Ejemplos
de su aplicación. ................................................................................................. 78
6.5 Desarrollo de métodos para la medición química y dimensional a nivel
microanalítico. .................................................................................................... 81
6.6 Desarrollo e implementación del patrón de medición de conductividad
electrolítica. ........................................................................................................ 89
6.7 Desarrollo e implementación del patrón de medición de pH. ....................... 95
6.8 Desarrollo e implementación del patrón de medición de cantidad de
sustancia mediante titulación coulombimétrica. ............................................... 105
6.9 Material de referencia primario, trazabilidad metrológica y jerarquía de
calibración en las mediciones químicas. .......................................................... 114

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7. Bibliografía: ................................................................................................... 126
8. Acrónimos ....................................................................................................... 134

Cuadro 1.- Comparaciones entre la metrología física y la química [9]. .................. 10
Cuadro 2.- Lista de categorías de cantidad de sustancia, abril del 2009. ............. 27
Cuadro 3. Unidades usadas para las mediciones de cantidad de sustancia. ........ 42
Cuadro 4.-. Modelos de medición de DI. ............................................................... 57
Cuadro 5.- Métodos/Técnicas empleadas para certificar elementos metálicos en
MR de matriz natural. ............................................................................................ 66
Cuadro 6. Materiales de referencia certificados de plaguicidas en matriz de tejido
vegetal. .................................................................................................................. 69
Cuadro 7. Materiales certificados en conductividad electrolítica en el CENAM. .... 94
Cuadro 8. Compuestos y mezclas de compuestos que son candidatos a materiales
de referencia certificables mediante el Patrón Nacional de pH. .......................... 103
Cuadro 9.Compuestos que son candidatos a materiales de referencia certificables
mediante el sistema primario de titulación coulombimétrica................................ 111

Figura 1. Infraestructura internacional de la metrología. ....................................... 12
Figura 2. Organizaciones regionales de metrología (ORM). ................................. 20
Figura 3. Modelo del BIPM inicial para las series CCQM-K55. ............................. 29
Figura 4.- Grado de equivalencia obtenido de una comparación clave de una
mezcla de nitrógeno. ............................................................................................. 31
Figura 5.- Dilución isotópica. ................................................................................. 57
Figura 6.-. Doble dilución isotópica y “Exact matching”. ........................................ 59
Figura 7. Comparación CCQM-P12 Lead in wine. El óvalo muestra los resultados
de CENAM. ........................................................................................................... 60
Figura 8. Estudio de comparación SIM-8.10P, Trace elements in water. El óvalo
muestra los resultados de Zn, Cd y Pb del CENAM. ............................................. 60
Figura 9. Estudio de comparación SIM-8.16P, Toxic metals in seafood. El óvalo
muestra los resultados de Cd y Zn de CENAM. .................................................... 61
Figura 10.- Comparaciones CCQM-K13, K13.1 Cd, Pb in marine sediment y
estudios de separación de Cd. Los óvalos muestran los resultados del CENAM
con el tiempo y su mejora. .................................................................................... 62
Figura 11. Comparación CCQM-K89 Ca in Herba Ecliptae. El óvalo muestra el
resultado de Ca de CENAM. ................................................................................. 62
Figura 12. Comparación CCQM-K127 Contaminant and other elements in soil. El
óvalo muestra el resultado de Fe de CENAM. ...................................................... 62
Figura 13. Sistema de medición para el método de DI-ICP-MS. ........................... 64
Figura 14. Proceso de preparación de un MR de aguacate liofilizado. ................. 77
Figura 15. Infraestructura metrológica en el CENAM para la medición de ácidos
nucleicos y redes nacional y latinoamericana de detección, identificación y
cuantificación de OGM. ......................................................................................... 80
Figura 16. Esquema de la zona de interacción entre el haz de electrones y la
superficie de la muestra. Se puede identificar el método analítico idóneo (p. e.
MBE/EDS, EPMA/WDS, ICP o AA), dependiendo del volumen a analizar. .......... 81

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Figura 17. Gráfico que presenta los resultados de los diferentes laboratorios en el
Project Nanoparticle Size Characterization y en el cual el CENAM participó en la
medición de tamaño de partícula de esferas de poliestireno de 100 nm. .............. 83
Figura 18. Resultados de la participación del CENAM en el estudio piloto P130
(Laboratory N° 4) en medición de composición química de Au y Cu, por medio de
la técnica EDLO. ................................................................................................... 85
Figura 19.-Cartas de trazabilidad para mediciones a nivel micrométrico. ............. 88
Figura 20. Patrón de medición de conductividad electrolítica del CENAM. ........... 92
Figura 21. Celda de conductividad electrolítica de tipo vertical con el electrodo
superior móvil de tipo pistón. ................................................................................. 93
Figura 22. Componentes del Patrón Nacional de pH (a) vista general del sistema
de medición b) gas argón. ................................................................................... 100
Figura 23. Celda Harned típica usada en el Patrón Nacional de pH. .................. 101
Figura 24. Trazabilidad metrológica al SI de las mediciones de pH. ................... 102
Figura 25. Valores de grados de equivalencia obtenidos con el Patrón Nacional de
pH en diversas comparaciones internacionales organizadas. ............................. 104
Figura 26. Patrón Nacional de contenido de cantidad de sustancia: “Sistema
Primario de Titulación Coulombimétrica a corriente constante” (CNM-PNQ-2). .. 108
Figura 27. Celda electroquímica para la medición de contenido de cantidad de
acidez mediante coulombimetría. (a) alambre de platino, (b) compartimiento
anódico, (c) alambre de plata, (d) 1 mol/L KCl, (e) agar, (f) compartimiento
intermedio para cerrar el circuito, (g) electrolito del compartimiento catódico, (h)
electrodo de pH combinado, (i) agitador magnético, (j) inyección de argón, (k)
salida de argón, (l) conector al sistema del argón. .............................................. 109
Figura 28. Trazabilidad metrológica al SI de las mediciones de cantidad de
sustancia mediante métodos de titulación. .......................................................... 110
Figura 29. (a) Resultados de medición de una muestra de disolución 0.1 mol kg-1
HCl obtenidos en la comparación internacional CCQM-K73. (a) Valores de
medición y valores de incertidumbre expandida (k=2) reportado por cada instituto
de metrología, (b) Valores e incertidumbre de grados de equivalencia de cada
medición. ............................................................................................................. 112
Figura 30. (a) Resultados de medición de una muestra de sal 3.4 mol kg-1 K2Cr2O7
obtenidos en la comparación internacional CCQM-K96. (a) Valores de medición y
valores de incertidumbre expandida (k=2) reportado por cada instituto de
metrología, (b) Valores e incertidumbre de grados de equivalencia de cada
medición. ............................................................................................................. 113
Figura 31. (a) Resultados de medición de una muestra de sal de 13.4 mol kg-1 de
KCl obtenidos en la comparación internacional CCQM-K114 (CCQM-K48.2014).
(a) Valores de medición y valores de incertidumbre expandida (k=2) reportado por
cada instituto de metrología, (b) Valores e incertidumbre de grados de
equivalencia de cada medición. .......................................................................... 113
Figura 32. Carta de jerarquía de calibración proporcionada por una trazabilidad
metrológica [99]. .................................................................................................. 125

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1. Metrología en química
La metrología es la ciencia de las mediciones y su aplicación. Cubre losprincipios
que rigen a las magnitudes y sus unidades. La metrología incluye todos los aspectos
teóricos y prácticos de la medición, cualquiera que sea la incertidumbre de medición
y el campo de aplicación [1]. Por lo tanto, se puede decir que la metrología en
química es el campo del conocimiento relativo a las mediciones químicas [2].
Siendo sus principales temas de estudio los patrones de medición química, los
instrumentos de medición y la ejecución de las mediciones. Estos últimos, son los
elementos que soportan dentro del laboratorio, el proceso para establecer la
trazabilidad metrológica de los resultados de las mediciones químicas y biológicas
hacia las magnitudes del sistema internacional de unidades.
De acuerdo a Siu-kay Wong del laboratorio de metrología de Hong Kong la
metrología en química es comúnmente conocida como metrología química y es la
ciencia que se ocupa de estudiar y proporcionar las bases de la comparabilidad de
las mediciones químicas y su trazabilidad. Estos son los dos elementos esenciales
para establecer reconocimiento mutuo global de los resultados analíticos; de este
modo se proporciona una base técnica para acuerdos más amplios relacionados
con negocios internacionales, el comercio y las cuestiones regulatorias. La
comparabilidad se establece generalmente mediante la participación en estudios de
comparación realizados por institutos de metrología reconocidos internacionalmente
y la trazabilidad mediante el uso de materiales de referencia certificados1[3]
internacionalmente reconocidos [4].
En México, el CENAM, específicamente el Área General de Metrología de
Materiales (AGMM), es responsable del trabajo de metrología en el campo de la
química y sirve como un enlace entre la red internacional y regional de los Institutos
Nacionales de Metrología y los laboratorios de servicio locales, relacionados con el
establecimiento de la comparabilidad, mediante la participación en estudios de
comparación internacional organizados por el Buró Internacional de Pesas y
Medidas (BIPM).
El éxito económico de la mayoría de los productos manufacturados depende en
gran medida de lo bien que se elaboren, un requisito en el cual la medición juega
un papel clave. La salud y la seguridad humana dependen de mediciones confiables
en el diagnóstico y en la terapia médica. La alimentación y la agricultura están
estrechamente reguladas en lo que respecta al uso de plaguicidas y aditivos
alimentarios y es esencial disponer de medios confiables para medir su presencia

1Material de Referencia Certificado (MRC) es un material de referencia acompañado por la
documentación emitida por un organismo autorizado, que proporciona uno o varios valores de
propiedades especificadas, con incertidumbres y trazabilidades asociadas, empleando
procedimientos válidos. Ejemplo suero humano, con valores asignados a la concentración de
colesterol y a la incertidumbre de medida indicados en un certificado, empleando como calibrador o
como material para el control de la veracidad de la medida, VIM.

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en la cadena alimentaria humana. La protección del medio ambiente y los estudios
a gran escala relacionados con el cambio climático global dependen
fundamentalmente de mediciones precisas, que a menudo se extienden por largos
períodos de tiempo. Éstos requieren de patrones de medición precisos y estables.
La teoría física, en la que se basan todas nuestras actividades de alta tecnología,
es confiable sólo en la medida en que sus predicciones pueden ser probadas y
verificadas cuantitativamente. Esto requiere de mediciones de mayor exactitud. Se
calcula que entre el 3 % y el 6 % del PIB en una economía industrial avanzada, se
contabilizan las mediciones y las operaciones relacionadas con la medición [5].
Como conclusión las mediciones químicas nos proporcionan información valiosa,
las cuales son indispensables en nuestra vida diaria, éstas están relacionadas con
los alimentos, el agua, el aire, el clima, la biodiversidad, la salud, el suelo, entre
otros. Por ejemplo, con los datos analíticos reportados sabemos si los alimentos
vendidos en el mercado son seguros para el consumo humano o pueden contener
substancias carcinogénicas sospechosas u otras sustancias perjudiciales a niveles
que exceden los límites permisibles. Los gobiernos utilizan los resultados analíticos
sobre el monitoreo ambiental o sobre la salud, para formular políticas en las áreas
respectivas, pero que sucede si éstos, ¿son inexactos o no son confiables? [4]. La
salud humana depende críticamente de la habilidad para hacer diagnósticos
exactos y en los cuales las mediciones confiables son importantes. Medir significa
comparar. Una comparación es un proceso relativo; siempre debe haber una
referencia para las magnitudes que se van a comparar. Para hacer resultados de
mediciones de la misma magnitud comparables a otros, deben estar relacionados
con la misma referencia metrológica.
En nuestros días, estas referencias son las unidades de medición del SI: metro,
kilogramo, segundo, Ampere, candela, Kelvin y mol [6]. La metrología en química
se ocupa de las mediciones de cantidad de sustancia y la unidad relacionada del SI
es el mol. El mol es definido como la cantidad de sustancia, que contiene tantas
entidades elementales como existen átomos en 0.012 kilogramos de carbono 12
[7].
La magnitud utilizada por los químicos para especificar la cantidad de compuestos
o elementos químicos se denomina ahora "cantidad de sustancia". La cantidad de
sustancia se define como proporcional al número de entidades elementales
especificadas en una muestra, siendo la constante de proporcionalidad una
constante universal que es la misma para todas las muestras [8].
La metrología se ha desarrollado a partir de medidas físicas y hace hincapié en los
resultados trazables para definir los patrones de referencia, normalmente al Sistema
Internacional de Unidades (SI), con presupuestos de incertidumbres totalmente
analizados sobre la base de la Guide to the Expression of Uncertainty of
Measurement (GUM) [9].

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La situación con respeto a las mediciones químicas es más compleja ya que las
mediciones químicas a menudo no se llevan a cabo bajo condiciones controladas y
definidas, véase el cuadro 1.

Cuadro 1.- Comparaciones entre la metrología física y la química [9].
Física Química
Medición Comparando una
magnitud: ejemplo
temperatura
Comparando una
magnitud: ejemplo DDT
en leche
Unidad m, s, K mol/kg, mg/kg
Influenciada por.... A menudo se basan en
las mediciones directas
Varios factores que
afectan la calidad de las
mediciones
Impacto principal Calibración de equipos Tratamientos químicos
(por ejemplo extracción,
digestión); materiales de
referencia utilizados; y
calibración de equipos
Depende de… En gran medida
independiente de la
muestra

Fuertemente
dependiente de la
muestra
Ejemplo Longitud de una mesa Concentración de plomo
en: agua de mar, suelo y
sangre

El principal objetivo del Comité Consultivo de Cantidad de Sustancia (CCQM) es
establecer la comparabilidad a lo largo de todo el mundo a través de la trazabilidad
a las unidades del SI o a otras referencias acordadas internacionalmente. La
comparabilidad es la posibilidad de comparar un resultado de una medición obtenido
en un país A con el resultado del mismo tipo de medición en un país B. Esto no
significa que es necesario que todos los resultados de mediciones y pruebas deban
tener la misma exactitud, pero los resultados deberían ser comparables, dentro de
la declaración de la incertidumbre [4].
Muchas mediciones químicas son trazables a un patrón o a métodos de referencia.
En otros casos, las mediciones pueden ser consideradas ser trazables a un material
de referencia (certificado), ya sea en forma de una sustancia pura o a un material
de referencia de matriz,en el que la concentración del analito ha sido certificada. El

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grado al que los materiales de referencia proporcionan una referencia universal (y
específicamente trazable a las unidades del SI) depende de la calidad del enlace a
los valores obtenidos por las mediciones de referencia o a través de enlaces a los
valores que llevan los patrones de referencia [10].
La forma en que se organiza la infraestructura de medición y cómo se financia son,
por supuesto, asuntos que deben decidir los gobiernos individuales. Sin embargo,
lo cierto es que una economía industrial avanzada debe tener acceso a los patrones
de medición: el gobierno y la industria deben tener acceso al asesoramiento sobre
cuestiones de medición; debe haber expertos calificados para representar los
intereses nacionales en los organismos internacionales que se ocupan de la
medición y finalmente, deben existir bases de investigación en la ciencia de la
medición, sin la cual nada de esto es posible. En los países en desarrollo se debe
contar con servicios metrológicos para apoyar las exportaciones del país,
principalmente productos alimenticios, productos de la industria metal mecánica, de
aviación y textiles y proporcionar las bases técnicas para la prevención de la
importación de mercancías peligrosas. Todo esto se asegura a través de las
actividades de los INM que trabajan conjuntamente con el BIPM bajo la Convención
del Metro. Ésta ha sido y sigue siendo el marco formal en el que se coordinan las
actividades mundiales en metrología y se mantienen las unidades del SI para
proporcionar el sistema de medición esencial para la sociedad actual. Hace cien
años, los hombres con visión de futuro comprendían claramente el vínculo entre el
éxito económico de la industria manufacturera y el acceso a los patrones de
medición exactos y la necesidad de investigar para permitir que estos patrones
avanzarán. Desde entonces, las precisiones requeridas y la gama de aplicaciones
que necesitan mediciones confiables, han aumentado casi irreconociblemente, pero
los argumentos básicos para una infraestructura nacional de medición siguen
siendo exactamente tal como lo han establecido científicos eminentes como
Siemens, Galton, Rayleigh, Maxwell y Kelvin [5].
Como parte de la infraestructura internacional de la metrología (BIP17), se
encuentran los grupos que se mencionan en la figura 1.

600-812-MRD039-PT

Bureau International des Poids et Mesures
Buró Internacional de Pesas y Medidas
(BIPM)

Organización Intergubernamental con sede en Sévres, Francia.

Sedes, dirección, laboratorios y
miembros permanentes del personal
del BIPM

Figura 1. Infraestructura internacional de la metrología.
Conferencia General de Pesas y
Medidas (CGPM)
Consiste de delegados de los estados miembros y se
reúnen cada 4 años
Estados
Miembros del
BIPM
Asociados a
la CGPM
Conferencia Internacional de Pesas y
Medidas (CIPM)
Consiste de 18 individuos elegidos por la CGPM.
Está a cargo de la supervisión del BIPM y de sus
actividades. Se reúne anualmente en la sede del
BIPM.
Organizaciones
Internacionales
Comités
Consultivos y
Comités
Conjunto
Institutos
Nacionales de
Metrología
(INM)
CIPM MRA
JCRB

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2. Infraestructura internacional de la metrología
2.1 Tratado del Metro
En la mitad del siglo XIX la necesidad de un sistema métrico decimal universal llegó
a ser muy importante, particularmente durante las primeras exhibiciones industriales
universales. En 1875 se llevó a cabo en París una conferencia diplomática donde
diecisiete representantes del gobierno firmaron el tratado del metro. Los signatarios
decidieron crear y financiar un Instituto Científico permanente, el “Bureau
International des Poids et Mesures”, por sus siglas en Francés o Buró Internacional
de Pesas y Medidas (BIPM), organización intergubernamental bajo la autoridad de
la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) y la supervisión del Comité
Internacional de Pesas y Medidas (CIPM).

El tratado del metro estableció una estructura organizacional permanente para que
los gobiernos miembros actuaran de común acuerdo sobre las cuestiones relativas
a las unidades de medida. El tratado del metro, modificado en 1921, sigue siendo la
base del acuerdo internacional sobre las unidades de medida. Al 17 de agosto del
2016 se contaba con 58 estados miembros del BIPM y 41 estados asociados de la
CGPM [8].

2.2 Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM)
La Conférence Générale des Poids et Mesures CGPM (por sus siglas en francés)
está compuesta por delegados de los gobiernos de los estados miembros y
asociados.
La CGPM recibe el informe del CIPM sobre el trabajo realizado; lo discute y examina
las disposiciones necesarias para garantizar la propagación y mejora del Sistema
Internacional de Unidades (SI); apoya los resultados de nuevas determinaciones
metrológicas fundamentales y diversas resoluciones científicas de alcance
internacional y decide sobre todas las cuestiones importantes relativas a la
organización y al desarrollo del BIPM, incluida la autorización del presupuesto que
se le dará a éste [8].
La CGPM se reúne en París, generalmente una vez cada cuatro años; la 25ª.
reunión se celebró del 18 al 20 de noviembre de 2014.

2.3 Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM)
La CGPM elige a un máximo de 18 representantes en el CIPM que se reúnen
anualmente. Éste supervisa al BIPM en nombre de la CGPM y coopera con otras
organizaciones internacionales de metrología. El CIPM lleva a cabo el trabajo
preparatorio para las decisiones técnicas que ha de adoptar la CGPM. El CIPM es
soportado por 10 comités consultivos (Comité Consultivo de Acústica, Ultrasonido y

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Vibraciones (CCAUV), Comité Consultivo de Electricidad y Magnetismo (CCEM),
Comité Consultivo de Longitud (CCL), Comité Consultivo de Masa y Magnitudes
Relacionadas (CCM), Comité Consultivo de Fotometría y Radiometría (CCPR),
Comité Consultivo de Cantidad de Substancia Metrología en Química y Biología
(CCQM), Comité Consultivo de Radiación Ionizante (CCRI), Comité Consultivo de
Termometría (CCT), Comité Consultivo de Tiempo y Frecuencia (CCTF), Comité
Consultivo de Unidades (CCU). El presidente de cada uno de los comités
consultivos es generalmente un miembro del CIPM. Los demás miembros de los
comités consultivos son representantes de los INM y otros expertos [10].

2.4 Buró Internacional de Pesas y Medidas (BIPM)
La misión del BIPM es asegurar y promover la comparabilidad global de las
mediciones incluyendo el suministro de un Sistema Internacional Coherente de
Unidades para:
-El descubrimiento científico y la innovación
-La manufactura industrial y el comercio internacional
- El mantener la calidad de vida y el medio ambiente global
Y esto se alcanza a través de actividades técnicas y de coordinación internacional.
Actúa en materia de metrología mundial, en particular en lo que se refiere a la
demanda de patrones de medición de alta exactitud, alcance y diversidad y la
necesidad de demostrar equivalencia entre los patrones nacionales de medición.
Tiene operando laboratorios de las magnitudes de masa, tiempo, electricidad,
radiación ionizante y química; trabajan alrededor de 75 empleados con un
presupuesto de 12 millones de euros (en el 2012).
El papel único del BIPM se basa en su carácter internacional e imparcial que le
permite:
• Coordinar la realización y mejora del sistema de medición a nivel mundial, para
asegurar que proporciona resultados de medición exactos y comparables.
• Llevar a cabo actividades técnicas y científicas seleccionadas que se realicen de
manera más eficiente, en sus propios laboratorios, a nombre de los estados
miembros.
• Promover la importancia de la metrología en la ciencia,la industria y la sociedad,
en particular mediante la colaboración con otras organizaciones
intergubernamentales y organismos internacionales y en foros internacionales.

Objetivos del BIPM:

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1. Establecer y mantener patrones de referencia apropiados para su uso como
base de un número limitado de comparaciones internacionales clave, al más
alto nivel.
2. Coordinar las comparaciones internacionales de patrones nacionales de
medición a través de los Comités Consultivos del CIPM; asumiendo el papel
de laboratorio coordinador de las comparaciones seleccionadas de la más
alta prioridad y emprender el trabajo científico necesario para lograrlo.
3. Proporcionar calibraciones seleccionadas a los estados miembros.
4. Coordinar las actividades entre los INM, por ejemplo, a través del CIPM MRA,
y proporcionar servicios técnicos para apoyarlos.
5. Establecer contactos, según proceda, con las organizaciones
intergubernamentales pertinentes y otros organismos internacionales, tanto
directamente como mediante comités conjuntos.
6. Organizar reuniones científicas para identificar desarrollos futuros en el
sistema de medición mundial, requeridos para satisfacer las necesidades de
medición existentes y futuras en la industria, la ciencia y la sociedad.
7. Informar, a través de publicaciones y reuniones a la comunidad científica, al
público científico en general y a los responsables en la toma de decisiones,
sobre asuntos relacionados con la metrología y sus beneficios [8].

2.5 Comité Consultivo para la cantidad de sustancia (CCQM)
El Comité Consultatif pour la Quantité de Matière (CCQM, por sus siglas en francés),
fue establecido en el año de 1993 por el Comité Internacional des Poids et Measures
(CIPM, por sus siglas en francés), este comité tiene la responsabilidad de coordinar
las actividades realizadas en el nuevo campo de trabajo conocido como metrología
en química, así mismo proporciona recomendaciones relacionadas con la unidad de
la magnitud del sistema internacional correspondiente, el mol. En la primera reunión
del CCQM en el año de 1995, fueron propuestas las definiciones de método primario
de medición y de material de referencia primario (este último se define como aquel
que tiene la más alta calidad metrológica y cuyo valor se determina por medio de un
método primario). Estas definiciones proporcionan lineamientos claros para
establecer esquemas de trazabilidad en mediciones químicas de una manera similar
al de las demás magnitudes del sistema internacional de unidades [2].
El CCQM tiene alrededor de 41 miembros y organizaciones observadoras,
incluyendo institutos de metrología nacionales, institutos de metrología designados
y organizaciones internacionales tales como WHO, IAEA, IUPAC, ISO REMCO,
ILAC, etc.
El CCQM tiene 13 grupos de trabajo y grupos directivos, tales como: Grupo de
trabajo sobre análisis de células (CAWC), grupo de trabajo sobre análisis de ácidos

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nucléicos (NAWG), grupo de trabajo de planeación estratégica (SPWG),
comparaciones clave y de calidad CMC (KCWG), grupo de trabajo de análisis
inorgánico (IAWG), grupo de trabajo de bioanálisis (BAWG); grupo de trabajo de
análisis electroquímico (EAWG); grupo de trabajo de análisis de gas (GAWG); grupo
de trabajo de análisis orgánico (OAWG); grupo de trabajo de análisis de proteína
(PAWG); grupo de trabajo de análisis de superficie (SAWG); grupo directivo especial
sobre mediciones microbianas (MBSG) y grupo de trabajo especial sobre el mol [8].

2.6 Arreglo de Reconocimiento Mutuo del CIPM
El arreglo de reconocimiento mutuo (ARM) fue elaborado por el comité internacional
de pesas y medidas (CIPM), bajo la autoridad dada por la convención del metro; es
un acuerdo entre los institutos nacionales de metrología, de los estados miembros
de la convención.
El 14 de octubre de 1999, los directores de los institutos nacionales de metrología
(INM), de treinta y ocho países miembros del BIPM y los representantes de dos
organizaciones internacionales firmaron el ARM del CIPM para los patrones de
medición y para los certificados de calibración y de medición expedidos por los INM.
Actualmente han firmado 103 institutos de 57 estados miembros, 41 asociados de
la conferencia general de pesas y medidas (CGPM) y 4 organizaciones
internacionales y cubre 157 institutos designados por los cuerpos signatarios [8].
Los objetivos del CIPM MRA son los siguientes:
•Establecer el grado de equivalencia de los patrones de medición nacional
mantenidos por los INM;
•Proveer de reconocimiento mutuo a los certificados de calibración y de medición
emitidos por el INM;
•Suministrar al gobierno y a otras partes, de una base técnica segura para acuerdos
más amplios relacionados con el comercio internacional y las cuestiones de
regulación.

Estos objetivos se alcanzan a través de lo siguiente:
 Evaluación por pares de las capacidades de medición y calibración
declaradas (CMC) mediante la revisión de los sistemas de calidad y
demostración de la competencia de los INM participantes y de los institutos
designados (ID).
 Comparaciones de mediciones internacionales, conocidas como
comparaciones clave;
 Comparaciones de mediciones internacionales suplementarias;

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Dando como resultados lo siguiente:
-Establecimiento de las capacidades de medición de cada INM en una base de
datos mantenida por el BIPM y disponible públicamente en su página web
http://kcdb.bipm.org/appendixC/.
Y teniendo el siguiente compromiso: Los directores de los INM firman el ARM con
la aprobación de las autoridades de su propio país y por lo tanto:
• aceptan el proceso especificado en el ARM para establecer la base de datos;
• reconocen los resultados de las comparaciones clave y suplementarias, así como
las capacidades de calibración y medición de otros INM, como se indica en la base
de datos;
La coordinación total la hace el BIPM bajo la autoridad del CIPM, el cual está a su
vez bajo la autoridad de los miembros de la convención del metro; El comité
consultivo del CIPM, las organizaciones de metrología regional y el BIPM son
responsables de llevar a cabo las comparaciones clave y suplementarias.
El JCRB y el BIPM son responsables de analizar y transmitir los registros en la base
de datos de las capacidades de medición declaradas por los INM [8].

2.7 Tipos de comparaciones internacionales
2.7.1 Comparaciones clave.- Es uno de los grupos de comparaciones
seleccionadas por un Comité Consultivo (CC) para probar las técnicas principales y
métodos de campo. Su protocolo está de acuerdo por el CC e incluye información
tal como los valores nominales del mensurando y los parámetros de influencia, las
fechas de medición, los métodos, los patrones de transferencia, el laboratorio piloto,
etc.
Las comparaciones clave se denominan "comparaciones clave del CIPM" si se
llevan a cabo por uno de los CC o por el BIPM y "Comparaciones clave de la ORM"
si se realizan por uno de los Organismos Regionales de Metrología (ORM) dentro
de su región. Una comparación clave del ORM puede ser iniciada solamente si una
comparación clave del CIPM (CC o BIPM) ha sido decidida con el mismo protocolo.

2.7.2 Comparaciones suplementarias.- Es una del grupo de las comparaciones
llevadas a cabo por los ORM para cumplir necesidades específicas no cubiertas por
las comparaciones clave, incluyendo comparaciones para apoyar la confianza en la
calibración y los certificados de medición. Laboratorios de países fuera de la región
pueden ser invitados a participar.
http://kcdb.bipm.org/appendixC/
http://www.bipm.org/en/committees/jc/jcrb/

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Los comités consultivos podrán decidir realizar una comparación suplementaria
cuando hay pocos participantes capaces de medir la magnitud requerida (ninguno
compartiendo el mismo ORM), cuando no se pueda vincular a unacomparación de
la ORM o cuando la distribución de las muestras a medir es una limitación (por
ejemplo: mediciones de materiales de referencia de matriz radiactiva).

2.7.3. Comparaciones bilaterales.- El MRA del CIPM ha previsto el caso de
"Comparaciones bilaterales posteriores a las comparaciones clave" para aquellos
participantes que necesitan volver a hacer sus mediciones.
Puede ocurrir que tales comparaciones clave posteriores tienen más de dos
participantes. Éstas son registradas como comparaciones clave CC u ORM y se
adiciona un comentario indicando la comparación clave que ellos siguieron.
Algunas comparaciones clave de ORM o CC son bilaterales porque sólo hay dos
participantes. Esto pasa a menudo después de completarse la comparación
completamente, simplemente porque el recién llegado no estaba listo a tiempo. Las
"comparaciones clave del BIPM" son series en el tiempo de las comparaciones
bilaterales entre un instituto nacional de metrología (INM) y el BIPM. Estos son
casos especiales de las comparaciones clave del CIPM [11].

2.7.4 Estudios piloto.- Los estudios piloto constituyen una cuarta categoría de
comparación normalmente llevados a cabo para establecer los parámetros de
medición para un "nuevo" campo o instrumento, o como un ejercicio de
entrenamiento. Los resultados de los estudios piloto por sí solos no suelen
considerarse un apoyo suficiente para la capacidad de medición (CMC).

2.8 Base de datos de las comparaciones clave del BIPM
Consiste de 4 partes, las cuales son consideradas apéndices al MRA del CIPM:
Apéndice A: Lista de los INM participantes e institutos designados.
Apéndice B: Resultados de las comparaciones clave y suplementarias.
Apéndice C: Capacidades de medición y calibración (CMC) de los INM y de los
institutos designados.
Apéndice D: Lista de las comparaciones clave.

Al 20 de febrero del 2017 fueron registradas 970 comparaciones clave y 496
comparaciones suplementarias en la base de datos (27 de ellas conducidas por

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organizaciones regionales de metrología). El número de CMC registrados fue de
24926 (de mediciones físicas y químicas), de los cuales 325 CMC en química se
han reconocido en México de un total de 6227 en todo el mundo, por las que se han
llevado a cabo un proceso de evaluación por pares por expertos de los INM bajo la
supervisión de las organizaciones regionales de metrología (ORM) y coordinadas
internacionalmente por el JCRB [10].

2.9 Organizaciones regionales de metrología (ORM)
Son asociaciones regionales de los institutos nacionales de metrología. Tienen una
amplia gama de actividades, como se describe en sus sitios web. Aquí describimos
su papel dentro del marco del arreglo de reconocimiento mutuo del CIPM (ARM
CIPM).
Las ORM desempeñan un papel importante dentro del ARM CIPM. En particular:
a) Formulan propuestas a los comités consultivos sobre la elección de las
comparaciones clave;
b) Llevan a cabo las comparaciones clave de la ORM, descritas en el
suplemento técnico del arreglo, correspondientes a las comparaciones clave
del CIPM;
c) Participan en el JCRB;
d) Llevan a cabo comparaciones suplementarias y otras acciones destinadas a
apoyar la confianza mutua en la validez de los certificados de calibración y
de medición expedidos por los institutos participantes.

Los ORM [4] dentro del marco de referencia del MRA del CIPM, son 6: Sistema de
metrología intra-Africana; intra-Africa metrology system (AFRIMETS); programa de
metrología Asia pacífico, Asia pacific metrology programme (APMP); cooperación
Europa-Asia de las instituciones metrológicas nacionales; Euro-Asian cooperation
of national metrological institutions (COOMET); institutos de metrología de la
asociación Europea; European association of metrology institutes (EURAMET);
metrología de los países de los estados árabes; gulf association for metrology
(GULFMET); sistema interamericano de metrología; inter-american metrology
system (SIM) [8].

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Figura 2. Organizaciones regionales de metrología (ORM).

2.10 Comités Conjunto del BIPM
Un número de comités conjunto del BIPM y otras organizaciones internacionales se
han creado para llevar a cabo tareas particulares, tales como:
- JCDCMAS comité conjunto sobre la coordinación de asistencia a países
desarrollados en metrología, acreditación y normalización.
- JCGM comité conjunto para guías en metrología.- Mantiene y promueve el uso de
la guía para la expresión de la incertidumbre en la medición (GUM) y el vocabulario
internacional de términos básicos y generales en metrología (VIM).
- JCRB comité conjunto de las organizaciones de metrología regional y del BIPM:
Está encargado de coordinar las actividades entre las ORM en el establecimiento
de confianza para el reconocimiento mutuo de los certificados de calibración y
medición, de acuerdo con el ARM del CIPM.
- JCTLM comité conjunto sobre trazabilidad en laboratorios de medicina: Se formó
en respuesta a la necesidad de establecer listas de materiales de referencia y
procedimientos de medición disponibles de orden superior y laboratorios de
medición de referencia para medicina.

La creación por parte del CIPM y del BIPM, en septiembre de 1997, del comité
conjunto de las ORM y el BIPM (el JCRB, por sus siglas en inglés), fue un paso
decisivo en la coordinación de las actividades de metrología a nivel mundial. El
JCRB, desempeña un papel esencial en el establecimiento del ARM entre los INM,
relativo a sus patrones nacionales de medición y a la expedición de certificados de
calibración [12].

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2.11 Institutos Nacionales de Metrología (INM)
Las funciones de los primeros INM, el PTR de Alemania (actualmente el PTB), NPL
de Inglaterra y el NBS de Estados Unidos (actualmente NIST) fueron bastante claras
y objetivas y son las siguientes:
1. Brindar apoyo a las industrias manufactureras nacionales,
2. Establecer patrones de medición nacionales,
3. Proporcionar calibraciones y,
4. Cuando fuera necesario, asegurar la comparabilidad con los patrones
nacionales de otros países con fines de comercio internacional,
Siendo la más importante la primera; de hecho, tanto el NPL como el NBS fueron
creados en parte porque sus gobiernos estaban convencidos de que el éxito del
PTR le estaba dando a la industria alemana una ventaja "injusta". En aquellos días
existía una cadena jerárquica clara para casi todos los patrones de medición,
extendiéndose desde el patrón nacional hasta el banco en los talleres. La
trazabilidad en el sentido de una cadena continua de certificados de calibración que
acompaña a equipos, pronto se extendió a través de las naciones individuales y en
todo el mundo, mediante comparaciones internacionales ocasionales de los
patrones nacionales. En esto el Buró Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) jugó
un papel clave para longitud y masa, por supuesto [5].
Una de las responsabilidades importantes de un INM es la representación nacional
e internacional. Dado que las actividades industriales y comerciales mundiales
están más reguladas a un nivel técnico, las necesidades metrológicas desempeñan
un papel cada vez más importante. Este ejemplo de una actividad nueva es el
comercio mundial de emisiones bajo el protocolo de Kyoto, un requisito previo para
dicho comercio es el acuerdo mundial relacionado con las mediciones de las
emisiones de gases de efecto invernadero. Los INM desempeñan un papel clave en
esta área, donde los miembros del personal son expertos no sólo en la ciencia, sino
también en las discusiones técnicas internacionales que proporcionan la base para
un acuerdo sobre los resultados de las mediciones [5].
Un instituto nacional de metrología es un instituto designado por decisión nacional
para desarrollar y mantener los patrones de medición nacionales para una o más
magnitudes. Un INM representa internacionalmente a los institutosde metrología
nacionales de otros países, con las organizaciones de metrología regionales y el
BIPM. El INM lleva a cabo servicios que ligan a los sistemas de medición de su país
con los sistemas internaciones de las unidades del SI. Una lista de INM e institutos
designados está disponible en el sitio WEB del BIPM y de las Organizaciones de
Metrología Regionales (OMR), por ejemplo en Europa, éstos están asociados al
European Association of National Metrology Institutes (EURAMET) y pueden ser
encontrados en el sitio WEB del EURAMET [10].

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Los patrones de medición no son estáticos. Éstos evolucionan continuamente para
reflejar los avances en la ciencia y en respuesta a las necesidades industriales y de
otro tipo. Es necesario, por lo tanto, que un INM mantenga una base de
investigación activa en la ciencia de la medición, para que la nación pueda obtener
las calibraciones más avanzadas y exactas y la más actualizada experiencia y
asesoramiento sobre las mediciones que estén disponibles para la industria, la
sociedad y el gobierno. La investigación en la ciencia de las mediciones es una
actividad a largo plazo que debe hacerse necesariamente antes de los
requerimientos industriales y de otro tipo. La investigación de hoy es la base para
los servicios de calibración del mañana [5].
Los beneficios nacionales de una base de investigación activa en un INM no sólo
son a largo plazo, sino que también son disponibles inmediatamente a través de la
habilidad del personal, que se da solamente de ser activo en la investigación. Los
grandes INM tienen miles de visitantes industriales cada año, realizan cursos y
seminarios y están representados en todos los organismos de normalización
industriales importantes. Estos contactos cercanos con la industria nacional también
proporcionan algunos de los conocimientos esenciales para el INM sobre las
necesidades industriales actuales y futuras y la transferencia de tecnología a los
usuarios en el país [5].
En México el Centro Nacional de Metrología (CENAM) es el laboratorio nacional de
referencia en materia de mediciones. En el CENAM dedicamos nuestros esfuerzos
a establecer las unidades de medición con las más altas cualidades metrológicas.
El CENAM es el laboratorio nacional de referencia en materia de mediciones. Es
responsable de establecer y mantener los patrones nacionales, ofrecer servicios
metrológicos como calibración de instrumentos y patrones, certificación y desarrollo
de materiales de referencia, cursos especializados en metrología, ensayos de
aptitud y asesoría. Mantiene un estrecho contacto con otros laboratorios nacionales
y con organismos internacionales relacionados con la metrología, con el fin de
asegurar el reconocimiento internacional de los patrones nacionales de México y,
consecuentemente, promover la aceptación de los productos y servicios de nuestro
país [5].
El CENAM, siendo el laboratorio primario de México no lleva a cabo actividades
regulatorias. La Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento
establecen la responsabilidad de la Secretaría de Economía y otros organismos,
como la Comisión Nacional de Normalización y la Procuraduría Federal del
Consumidor, para aplicar las disposiciones establecidas por la ley. El CENAM
cuenta con un Consejo Directivo integrado por el Secretario de Economía, los
subsecretarios cuyas atribuciones se relacionen con la materia, de las Secretarías
de Hacienda y Crédito Público; Energía; Educación Pública; Comunicaciones y

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Transportes; un representante de la Universidad Nacional Autónoma de México; un
representante del Instituto Politécnico Nacional; el Director General del Consejo
Nacional de Ciencia y Tecnología; sendos representantes de la Confederación
Nacional de Cámaras Industriales; de la Cámara Nacional de la Industria de
Transformación y de la Confederación Nacional de Cámaras de Comercio y el
Director General de Normas de la Secretaría de Economía.

Misión y Visión
Institución del Estado Mexicano líder en la ciencia de las mediciones, con personal
competente, comprometido y honesto. Ofrece servicios y soluciones innovadoras
basados en el conocimiento científico y el desarrollo tecnológico e incide
positivamente en el comercio, la competitividad industrial, el medio ambiente y el
bienestar de la población, con equidad y transparencia.

Muchos INM llevan a cabo realizaciones primarias de las unidades base y unidades
derivadas al más alto nivel alcanzable internacionalmente, mientras algunos otros
INM realizan algunas unidades usando patrones secundarios, los cuales son
trazables a otros INM.
Adicional a las actividades descritas arriba, los INM son responsables típicamente
de:
a) Diseminación de las unidades del SI a los laboratorios acreditados, industria,
academia, entes reguladores, etc.
b) Investigación en metrología y en el desarrollo de patrones nuevos y patrones
de medición mejorados (primarios o secundarios) y métodos de medición.
c) Participar en comparaciones al más alto nivel internacional.
d) Mantener una visión en general de la jerarquía nacional de
calibración/trazabilidad (Sistema de medición nacional) [10].

En la parte de química llevan a cabo investigación en metrología, soportan
actividades industriales, laboratorios de análisis y consumidores; desarrollan,
mejoran y aplican métodos primarios, certifican materiales de referencia para dar
trazabilidad a las mediciones químicas y diseminan la experiencia y los
conocimientos en metrología a través de seminarios, guías, comparaciones, etc.
[10].

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A continuación se enlistan algunos de los Institutos Nacionales de Metrología que
existen en el mundo:

• Centro Nacional de Metrología (CENAM), México
• National Metrology Institute of Japan NMIJ, Japón
• Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), Argentina
• National Measurement Institute (NMIA), Australia
• Instituto Boliviano de Metrología (IBMETRO), Bolivia,
• Instituto Nacional de Metrología, Qualidade e Tecnología (INMETRO), Brasil
• National Research Council Canada (NRC), Canadá,
• National Institute of Standards and Technology (NIST), USA
• Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM), de la
comunidad económica Europea, ubicado en Bélgica
• Laboratory of the government chemist (LGC), Inglaterra
• National Institute of Metrology (NIM), China
• Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE), Francia
• Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Alemania

2.12 Institutos Designados
Los INM o sus gobiernos nacionales pueden designar a otros institutos en el país
para mantener patrones nacionales y estos laboratorios son con frecuencia
nombrados como “Institutos Designados”, particularmente si participan en
actividades del ARM del CIPM. Algunos países operan una organización de
metrología centralizada con un INM. Algunos otros países operan una organización
descentralizada con un INM líder con una multiplicidad de institutos designados, los
cuales pueden o no tener el estatus de un INM sin que su país dependa de sus
competencias nacionales.
Los laboratorios designados son nominados de acuerdo al plan de acción
metrológico de los diferentes campos temáticos y de acuerdo con la política del país.
Debido a la importancia de la metrología en áreas no tradicionales tales como la
química, medicina y alimentos, pocos países tienen un INM que cubra todos los
campos y por lo tanto el número de institutos designados está creciendo
actualmente [10].

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2.13 Reconocimiento de las CMC
El Comité Internacional de Pesas y Medidas (por sus sigilas en francés CIPM)
estableció en septiembre de 1997 el Comité Conjunto de las Organizaciones
Regionales de Metrología (por sus siglas en inglés JCRB), con la finalidad de
coordinar las actividades de metrología a nivel mundial,tiene un papel esencial en
el establecimiento de los arreglos de reconocimiento mutuo (ARM) sobre los
patrones nacionales entre los Institutos Nacionales de Metrología (INM) de países
signatarios de la Convención del Metro. De esta manera las actividades de
metrología y por lo tanto las de metrología en química a nivel regional, a través de
las Organizaciones Metrológicas Regionales (OMR) son de creciente importancia y
mantienen un carácter global; así el BIPM coordina las actividades metrológicas en
el contexto mundial y de esta manera justifica la creación del JCRB, quien dentro
de sus responsabilidades, incorpora el Anexo C, en donde cada una de las
propuestas generadas por cada OMR, en relación a las capacidades de calibración
y medición CMC (por sus siglas en inglés) son sujetas a aprobación por parte de los
INM que constituyen la OMR y a la notificación del CIPM. Esta actividad, tiene su
base en la demostración de resultados de comparaciones conjuntas apropiadas de
de patrones nacionales realizadas entre los INM en los organismos regionales (En
el Marco del SIM) y/o internacionales (En el Marco del CCQM). Por lo anterior, el
concepto de CMC en metrología en química, enfatiza como resultado de las
comparaciones de patrones nacionales, el establecimiento de su comparabilidad de
medición entre INM, así como la demostración de la mejor capacidad de medición,
misma que puede observarse a través de la incertidumbre que se declara y que
ordinariamente está disponible a los usuarios, para diseminar la exactitud y al mismo
tiempo establecer la trazabilidad al Sistema Internacional de Unidades (SI), que da
como resultado la obtención de mediciones químicas confiables, de las cuales se
efectúan miles de ellas diariamente en cada país y que agiliza las transacciones
comerciales, así también contribuye al mejoramiento del ambiente, la salud y por lo
tanto impacta en el bienestar de la población.
Las capacidades de medición y calibración reclamadas son desarrolladas por los
institutos participantes y se someten a la revisión de la primera etapa por su
organización regional de metrología. Una vez que este proceso de revisión se ha
completado, la organización de metrología regional somete a los CMC a un proceso
interregional de revisión de pares en la segunda etapa.
Habiendo completado con éxito ambos procesos de revisión por pares, las CMC se
publican en la KCDB [8].
Los comités consultivos del CIPM y las OMR desempeñan un papel importante en
la organización y realización de las comparaciones clave y en el reconocimiento

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formal de los resultados. Los servicios de medición y calibración de los INM se
evalúan a través de los procedimientos del ARM del CIPM por parte de las OMR.
Esta actividad es coordinada por un comité conjunto de las OMR y el BIPM
(denominado JCRB), una de cuyas principales tareas es aprobar la inclusión de las
capacidades de calibración y medición declaradas de los INM individuales en la
base de datos del BIPM. El reclamo de las CMC las hace el INM mediante el llenado
de un formato, en el cual se coloca el país, el INM o laboratorio designado,
identificador del servicio del INM, nombre y número de la categoría del servicio de
medición, la matriz, el mensurando y sus características, el intervalo de
diseminación de la capacidad de medición, el intervalo de incertidumbres
expandidas del valor diseminado, intervalo del valor certificado en los materiales de
referencia, intervalo de las incertidumbres expandidas para el valor certificado, etc.,
para lo cual requieren de una lista de categorías donde se integran los diferentes
campos en los cuales se aplican los MRC (ver cuadro 2).
El funcionamiento del ARM del CIPM es una tarea continua y compleja, pero es
esencial en el mundo de hoy de creciente comercio global y de acuerdos
comerciales [5].
El alcance del ARM es:
1. Los institutos nacionales de metrología participantes, enumerados en el
Apéndice A, reconocen el grado de equivalencia de los patrones de medición
nacionales derivado de los resultados de las comparaciones clave, para las
magnitudes y valores especificados en el apéndice B.
2. Los institutos participantes reconocen la validez de los certificados de
calibración y medición (CMC) expedidos por otros institutos participantes
para las magnitudes e intervalos especificados en el apéndice C.

Adicional a la participación en las comparaciones clave y suplementarias, el
reconocimiento de los certificados de medición y calibración, requiere de uno de los
siguientes procedimientos para establecer la confianza mutua necesaria:
a) Un INM que elija para sus servicios de calibración y medición un sistema de
calidad que cumpla con los requisitos de la Guía ISO 25 o equivalente para
un INM, evaluado por un organismo de acreditación que cumple con los
requisitos de Guía ISO 58, declara sus capacidades de medición y calibración
y los somete a la OMR local para su revisión y transmisión al Comité Mixto
para su análisis e inclusión en el Apéndice C;
b) Un INM que elija utilizar una forma diferente de asegurar la calidad o elija un
sistema de calidad diferente, o la Guía ISO 25 sin evaluación por terceros,
para sus servicios de calibración y de medición, declara su capacidad de

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calibración y de medición y los somete a la OMR para su revisión y
transmisión al Comité Mixto para su análisis e inclusión en el Apéndice C.

La demostración de capacidad y competencia puede requerir visitas y examinación
de los procedimientos por un INM y/o por pares seleccionados por el OMR (peer
review) [13].
Cuadro 2.- Lista de categorías de cantidad de sustancia, abril del 2009.
No.
CATEGORÍA
NOMBRE DE LA
CATEGORÍA
No.
CATEGORÍA
NOMBRE DE LA
CATEGORÍA
1 Compuestos de alta pureza 10 Fluidos y materiales biológicos
1.1 Compuestos inorgánicos 10.1 Suero sanguíneo
1.2 Compuestos orgánicos 10.2 Fluidos renales
1.3 Metales 10.3 Cabello
1.4 Isotópicas 10.4 Tejidos
1.5 Otros 10.5 Huesos
2 Soluciones inorgánicas 10.6 Materiales botánicos
2.1 Elementales 10.7 Otros
2.2 Aniónicas 11 Alimentos
2.3 Otros 11.1 Constituyentes nutricionales
3 Soluciones orgánicas 11.2 Contaminantes
3.1 PAH´s 11.3 Organismos genéticamente
modificados
3.2 PCB 11.4 Otros
3.3 Plaguicidas 12 Combustibles
3.4 Otros 12.1 Carbón y coque
4 Gases 12.2 Productos del petróleo
4.1 Alta pureza 12.3 Biomasa
4.2 Medio ambiente 12.4 Otros
4.3 Combustibles 13
Sedimentos, suelos,
minerales y partículas
4.4 Forense 13.1 Sedimentos
4.5 Médicos 13.2 Suelos
4.6 Otros 13.3 Minerales

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5 Agua 13.4 Partículas
5.1 Agua Potable 13.5 Otros
5.2 Agua Contaminada 14 Otros Materiales
5.3 Agua de mar 14.1 Cementos
5.4 Otros 14.2 Pinturas
6 pH 14.3 Textiles
7 Conductividad electrolítica 14.4 Vidrios
8 Metales y Aleaciones Metálicas 14.5 Películas delgadas
8.1 Metales ferrosos 14.6 Recubrimientos
8.2 Metales no ferrosos 14.7 Materiales de aislamiento
8.3 Metales preciosos 14.8 Caucho
8.4 Otros 14.9 Adhesivos
9 Materiales avanzados 14.10 Otros
9.1 Semiconductores 15 Superficies, películas y nano materiales ingenieriles
9.2 Superconductores 15.1 Inorgánico
9.3 Polímeros y plásticos 15.2 Orgánico
9.4 Cerámicos 15.3 Biomateriales
9.5 Otros 15.4 Otros

Desde el 2009, se ha estado utilizando un enfoque estratégico más amplio para la
evaluación de las capacidades de medición, mediante la evaluación de las
competencias básicas “core competencies”, relacionadas con los diferentes tipos de
mediciones, en lugar de evaluar el rendimiento de las mediciones específicas.
Debido a la complejidad de la estructura de los mensurandos, a la polaridad, la
estabilidad y a la composición de la matriz, se realizan los reclamos de las CMC,
basados en que tanto puede abarcar “How Far the Light Shines”, de acuerdo a los
grupos de compuestos que cumplan con característicassimilares. Un ejemplo de
las comparaciones clave que se han llevado a cabo a nivel de BIPM abarcan los
compuestos de alta polaridad, alto peso molecular; baja polaridad, bajo peso
molecular; alta polaridad, peso molecular medio; baja polaridad, peso molecular
medio; alta polaridad, bajo peso molecular y baja polaridad, bajo peso molecular
(Figura 3) [14].
.

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Figura 3. Modelo del BIPM inicial para las series CCQM-K55.

2.14 Grados de equivalencia
El grado de equivalencia de los patrones de medida es el grado en que estos
patrones son coherentes con los valores de referencia determinados a partir de las
comparaciones clave y por lo tanto son consistentes entre sí, dentro de los intervalos
de incertidumbre. Cada valor de referencia está referido a un valor de referencia de
la comparación clave y en la mayoría de los casos, puede considerarse cercano,
pero no necesariamente la mejor aproximación al valor del SI. El grado de
equivalencia de un patrón nacional de medición se expresa cuantitativamente en
términos de su desviación, respecto al valor de referencia de la comparación clave
y a la incertidumbre de esta desviación [13]. En el ejemplo se puede ver el grado de
equivalencia de una mezcla de gas, en donde la incertidumbre expandida es por la
preparación y por la verificación de la mezcla, ver las ecuaciones 1 y 2.
Aunque un valor de referencia de la comparación clave es normalmente una
aproximación cercana al valor del SI correspondiente, es posible que algunos de los

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valores presentados por los participantes individuales pueden estar aún más cerca.
En algunos casos, por ejemplo en algunas mediciones químicas, puede resultar
difícil relacionar los resultados con el SI. No obstante, el valor de referencia de la
comparación clave y sus desviaciones son buenos indicadores del valor del SI. Por
esta razón, estos valores se utilizan para expresar el grado de equivalencia entre
los patrones de los laboratorios participantes. En algunos casos excepcionales, un
Comité Consultivo podrá concluir que, por razones técnicas, un valor de referencia
para una comparación clave en particular no es apropiado; los resultados se
expresan entonces directamente en términos de los grados de equivalencia entre
pares de patrones [13].
El valor de referencia de la comparación clave es el valor de referencia resultante
de las mediciones tomadas en una comparación clave del CIPM, acompañada por
su incertidumbre (normalmente la incertidumbre estándar). Solamente las
comparaciones clave del CIPM (llevada a cabo por un CC o por el BIPM) resultan
en un valor de referencia de la comparación clave.
El grado de equivalencia relativo al valor de referencia de la comparación clave de
un patrón de medida o de un resultado de medición es el grado al cual el valor
medido es consistente con el valor de referencia de la comparación clave. Esto es
expresado cuantitativamente por dos términos: la desviación del valor de referencia
de la comparación clave y la incertidumbre expandida de esta desviación calculada
al nivel de confianza del 95 % (en la práctica, esto es con frecuencia aproximado
por el uso de un factor de cobertura k igual a 2). La “gráfica de equivalencia” muestra
los grados de equivalencia relativos al valor de referencia de la comparación clave
(KCRV) [14].
Δxi = di = xi - xiKCRV (1)
Δxi = grado de equivalencia
xi = resultado del laboratorio
xiKCRV = valor de referencia de la comparación clave
u2(di) = u2(xi) + u2(xi prep) + u2(Δxi, ver) (2)

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Figura 4.- Grado de equivalencia obtenido de una comparación clave de una
mezcla de nitrógeno.

2.15 Informe de una comparación clave
El instituto piloto es responsable de escribir el informe de la comparación clave. El
informe pasa a través de varias etapas antes de su publicación: borrador A (draft
A), borrador B (draft B) e informe final.
El primero, borrador A, es distribuido entre los participantes solamente y es
considerado confidencial, ya que los resultados pueden cambiar. El borrador A no
puede ser considerado para reclamar CMC. Hasta que todos los participantes estén
de acuerdo sobre el informe, éste debe ser considerado que está en la etapa de
borrador A y puede estar en versiones A1, A2, etc.
Una vez que la versión final del borrador A incluya el valor de referencia de la
comparación clave propuesto y los grados de equivalencia estén aprobados por los
participantes, el informe se considera borrador B y debe entonces ser sometido para
su aprobación por el correspondiente comité consultivo. En esta etapa los
resultados no son considerados confidenciales y puede usarse para reclamar CMC
y puede también utilizarse para hacer presentaciones y publicaciones, excepto el
valor de referencia de la comparación clave y los grados de equivalencia, los cuales
deben considerarse confidenciales hasta que éstos sean aprobados por el CC y
publicados en el KCDB [15].

-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
D
es
vi
ac
ió
n
re
la
tiv
a
%
Laboratorios
CCQM K23-Nitrógeno

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3. Materiales de referencia certificados
Un material de referencia certificado es un material de referencia acompañado de
un certificado, para el cual el valor de una (o de varias) de sus propiedades se ha
certificado por medio de un procedimiento que establece su trazabilidad a una
realización exacta de la unidad en que se expresan los valores de la propiedad y en
el que cada valor certificado se acompaña de una incertidumbre con un nivel de
confianza declarado [16].
Los materiales de referencia son una herramienta importante en la realización de
una serie de aspectos de calidad de la medición y se utilizan para validar métodos,
calibrar instrumentos, estimación de la incertidumbre de medición, capacitación,
para el control de calidad interno (QC) y para objetivos externos de aseguramiento
de calidad (QA) (pruebas de aptitud).
En el sentido más amplio, la validez de las mediciones puede asegurarse cuando:
 El trabajo se lleva a cabo bajo requerimientos del cliente, claramente
definidos.
 Se utilizan métodos validados y equipos calificados.
 Que personal calificado y competente lleve a cabo el trabajo.
 Se garantiza la comparabilidad con mediciones llevadas a cabo en otros
laboratorios (trazabilidad e incertidumbre de medición).
 Se dispone de evidencia del desempeño (pruebas de aptitud).
Se emplean procedimientos bien definidos de QC y QA, preferentemente
involucrando acreditación de terceras partes [17].
Una de las consideraciones más importantes en la selección de un MRC para su
uso, ya sea en la evaluación de la veracidad y precisión de un método o en la
calibración de instrumentos, es el nivel de incertidumbre requerido según el uso final
del método. Obviamente el usuario no debería aplicar un MRC de mayor
incertidumbre que la permitida, según el uso final.
La selección del MRC debería tomar en cuenta no solamente el nivel de
incertidumbre requerido para el propósito deseado sino también su disponibilidad,
costo y conveniencia física y química para el uso propuesto. Por ejemplo, la falta de
disponibilidad o alto costo de un MRC podría forzar al usuario a recurrir a utilizar
otro MRC de mayor incertidumbre que el preseleccionado. También en análisis
químico, un MRC de mayor, pero todavía aceptable incertidumbre en la propiedad
certificada, puede ser preferido sobre otro MRC, debido a una mejor igualación con
la composición de muestras reales. Esto podría resultar en minimizar los efectos de
“matriz” o químicos en el proceso de medición, los cuales son capaces de causar
errores mayores que la diferencia entre las incertidumbres de los MRC.

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En conclusión, los MRC son importantes para satisfacer muchos