Uruguay tiene una de las pocas esferas de silicio de Latinoamérica que apunta a sustituir el viejo kilogramo cilíndrico de referencia. Realiza pruebas y reportará resultados a Alemania. Foto: Nicolás Der Agopián

Es “un momento importante” para la ciencia; el kilogramo tendrá una nueva definición a partir de 2018 y Uruguay participa del cambio

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Nº1972 - al de Junio de 2018
escribe María Paz Sartori

¿Cuánto pesan cinco naranjas? ¿Cuánto una caja de ropa importada o un gigantesco barril cargado de combustible? ¿Cómo saber si la cantidad de un compuesto químico que debe ser introducida en una pastilla de un medicamento es la correcta? Para solucionar todas estas incógnitas, desde la más básica hasta la más compleja y minuciosa, se utiliza una balanza. Los resultados se leen en toneladas, kilos, gramos, microgramos, pero todo parte de la unidad básica: el kilogramo. Y ¿qué es el kilogramo? Hasta ahora, un objeto guardado bajo llave en París.

Es un pequeño cilindro plateado hecho 90% de platino y 10% de iridio que está en una bóveda de seguridad adentro de una cámara de vacío para asegurarse de que nada lo afecte. A este objeto se lo llama Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK).

A lo largo de la historia el ser humano utilizó diferentes parámetros para poder medir la masa de los objetos. El comercio entre Europa y Asia dejó en evidencia la complicación de no tener una unidad común para poder intercambiar mercadería. Para saldar el dilema, en 1875 la famosa Convención del Metro estableció que a partir de ese momento se utilizaría el kilogramo y crearon el objeto. Pasó a ser la unidad básica de masa del Sistema Internacional de Unidades.

“Fue algo bello, fue el primer ejemplo de la globalización, del mundo trabajando en conjunto por algo común: un sistema uniformizado de medidas, abierto y accesible para todo el mundo”, comentó Jon Pratt, representante del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE.UU. (NIST, por sus siglas en inglés), durante el taller La Realización de la Unidad de Masa en el Nuevo Sistema Internacional de Unidades, que se realizó en el Laboratorio Tecnológico del Uruguay (Latu) en marzo.

Copias de copias.

Para evitar que el kilogramo de París se vea afectado por el medioamiente y cambie, disminuya o aumente su peso con el tiempo, se decidió hacer copias para utilizar con más frecuencia mientras el IPK permanecía guardado. Además, de esas copias directas surgieron otras copias. Es que el solo hecho de manipularlas las puede afectar, ensuciar, rayar o desgastar por más de que los protocolos indiquen que hay que agarrarlas con pinzas y lavarlas con muchísimo cuidado. Es necesario usarlas para poder calibrar las balanzas y asegurarse de que midan bien.

El Latu es, en Uruguay, el Instituto Metrológico Nacional. Quiere decir que es el encargado de velar por la calibración a la interna del país para, en definitiva, poder garantizar que las balanzas en los almacenes, los camiones que transportan mercadería, frigoríficos y hasta las de la industria farmacéutica funcionen bien. En la actualidad Uruguay tiene un total de cuatro copias (kilogramos de referencia) que son cilindros de acero inoxidable. Cada cuatro años los cilindros son enviados a París para ser calibrados con respecto a las copias del IPK. Se calibran en tandas de a dos, alternadamente cada dos años. Incluso desde Estados Unidos deben viajar a París: es el referente mundial. Hasta ahora.

El paso del tiempo trajo problemas. Al IPK se lo mantiene con el mínimo uso posible, pero también se lo saca de la bóveda para poder calibrar las copias directas, que también están en París. El problema es que tras analizar resultados obtenidos entre 1889 y 2014 se observó que el IPK había variado. El kilo ya no era un kilo, había cambiado. Esto trajo aparejado un problema que tiene embarcados a científicos de todo el mundo para intentar solucionarlo.

“Es un momento importante para la metrología”, dijo a Búsqueda Daniel Volpe, gerente de Análisis, Ensayo y Metrología del Latu.

“Pensamos que el kilogramo no cambiaba”, pero se comprobó que se desgastó al estar en contacto con el ambiente, dijo a Búsqueda Sheila Preste, responsable del Área de Masa del Latu. La variación fue de 50 microgramos en 100 años. Si bien el número parece insignificante para la industria del transporte que pesa contenedores o para un almacenero, para la industria química o la farmacéutica no es lo mismo. En estos rubros y en otras tareas científicas cualquier cambio, aunque parezca mínimo, es importante, porque las cantidades que se manejan de los productos son muy pequeñas.

La propuesta es que ya no se puede depender más de un objeto. Para redefinir el nuevo kilogramo se están utilizando dos tipos de experimentos con el objetivo de poder establecer la constante de Planck (un número constante en la naturaleza), necesaria para el nuevo cálculo. Por eso, aún hace falta acordar con la comunidad internacional exactamente cuál es ese número de la constante de Planck al mayor detalle posible. El tema ahora está, mediante estos experimentos (utilizando la balanza de Watt o balanza Kibble, por un lado, y una esfera de silicio, por otro), en poder llegar a un valor ideal. Estos dos tipos de experimentos para “determinar la constante” se realizan en las grandes potencias, explicó Preste. 

En noviembre de este año en la reunión Bureau Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) quedará acordado el cambio que comenzará a usarse en 2019.

“La comunidad metrológica asegura que estas redefiniciones no tendrán un impacto perceptible en la vida cotidiana de las personas y también que las mediciones hechas con base en definiciones anteriores no perderán validez”, destacó Volpe. “Para decirlo claro, pocos usuarios fuera de los laboratorios nacionales de metrología notarán los cambios”, agregó.

Pero todo esto “no le quita relevancia a este hito” de alcanzar un nivel de exactitud necesario que “garantiza que el sistema continúe satisfaciendo las necesidades de los usuarios más exigentes”, advirtió Volpe.

Esfera en Uruguay.

Ahora al usarse una nueva definición (teórica) del kilogramo, no habrá un solo objeto de referencia en el mundo sino que los países que cuenten con la tecnología podrán elaborar sus propios kilogramos. No está previsto que cada país tenga el suyo, de hecho, seguramente sean varios de los países desarrollados los que posean sus kilogramos de referencia y el Latu deba enviar a calibrar su copia a alguno de estos destinos, no necesariamente a París.

Una de las propuestas es usar una esfera de silicio y dejar de lado las antiguas pesas cilíndricas que se calibraban con copias del IPK. En diciembre de 2017 llegó desde el Instituto Alemán de Metrología (PTB, por sus siglas en alemán) al Latu la primera esfera de silicio del país. Cuando arribó, en Latinoamérica solo Colombia y México tenían una.

“Nos alegra poder participar activamente en esta etapa” importante para la metrología, destacó Volpe.

Un poco más grande que una pelota de tenis (9,4 centímetros de diámetro) luce a la vista brillante y planteada como si fuera un metal. Si bien parece más difícil de manipular, los científicos aseguran que tiene beneficios a la hora de poder determinar su masa y la prefieren con respecto al cilindro.

Pero con asegurarse que la forma redonda del kilogramo es mejor que hacerla cilíndrica no basta. Para garantizar que la experiencia sea un éxito hay que lograr que la esfera se mantenga lo más estable posible, que no varíe su masa, que si se ensucia se limpie adecuadamente, por ejemplo.

¿Cómo saber cuál es la mejor manera de lavarla? ¿Cómo determinar si la forma de secarla es buena? Hay que investigarlo. Los primeros tres países latinoamericanos en participar de los “experimentos de redefinición” del kilogramo han sido Uruguay, Colombia y México, anunció Preste.

Se necesitarán algunos ajustes, por lo pronto, porque el protocolo indica que se debe lavar con un jabón especial que no está disponible en Latinoamérica y es costoso. Temas como estos no son menores, y salen a la luz a medida que los especialistas realizan las pruebas. Uruguay, por ejemplo, lava su esfera con un jabón que ha sido donado por PTB, pero se deberá buscar una solución para la región. Trabajarán dos años haciendo pruebas, manipulando y pesando la esfera, para luego enviarla de regreso a Alemania para evaluar si ha perdido masa.

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