CURSO METROLOGIA

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METROLOGIA RELATOR FRANCISCO J. MORA R. ING. MECANICO UTFSM

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CURSO METRO LOGIA PARA MECANICA

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  • METROLOGIA

    RELATOR FRANCISCO J. MORA R. ING. MECANICO UTFSM

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    METROLOGIA

    Mide todo lo que puedas medir; si hay algo que todava no puede ser medido, encuentra como hacerlo.

    Galileo Galilei, Astrnomo.

    Slo es posible conocer un fenmeno si podemos medirlo y reducirlo a nmeros.

    William Thompson, Fsico.

    Qu es la metrologa?

    La Metrologa es la rama de la ciencia que se ocupa de las mediciones, de los sistemas de unidades y de los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. sta comprende los aspectos tericos y prcticos de las mediciones y su incertidumbre en los campos de aplicacin cientfico, industrial y legal.

    Metrologa cientfica es la encargada de la materializacin fsica de los conceptos fundamentales de las magnitudes, nombre que se da a las unidades de medicin, as como de determinar el valor verdadero de las mediciones, realizar desarrollo e investigacin.

    Metrologa legal se ocupa de la proteccin del consumidor, velando por la transparencia en las transacciones comerciales al entregar un lenguaje tcnico y un referente comn.

    Metrologa industrial es la aplicacin de la ciencia y la tecnologa metrolgica a la produccin a fin de asegurar la optimizacin de los procesos

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    Definicin de algunos conceptos

    Medicin: Es el conjunto de acciones que tienen por objeto determinar el valor de una magnitud particular denominada mensurando.

    Procedimiento de Medicin: Es la secuencia especfica de operaciones utilizada para medir determinada magnitud particular, siguiendo un principio establecido y de acuerdo a un mtodo dado.

    Instrumento de medicin: Aparato destinado a obtener medidas directas que permiten estimar los valores de diversas magnitudes particulares.

    Escala: Conjunto de smbolos o marcas ubicados en el instrumento, a menudo acompaados de una referencia numrica y normalmente a lo largo de una recta o arco de crculo.

    ndice: Puntero, aguja, lpiz, punta luminosa, superficie lquida, etc. cuya posicin indica el valor de la magnitud.

    Longitud de Escala (rango): Es la distancia entre la primera y ltima marca indicada en unidades de longitud a lo largo del camino recorrido por el ndice.

    Divisin de Escala: Conjunto de valores limitados por dos trazos consecutivos.

    Resolucin: Es el mnimo valor de medicin posible de obtener en el instrumento, a veces se asocia con la precisin.

    Exactitud: Es una expresin cualitativa del grado de concordancia entre la magnitud medida y la magnitud real.

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    Norma y proceso de normalizacin ISO

    Se define como Norma al conjunto de especificaciones que caracteriza a un producto, proceso o procedimiento. Una norma es un patrn de referencia que representa una solucin ptima para un problema que se repite.

    En general, las normas son documentos consensales que tienen por objeto establecer los criterios mediante los cuales una determinada entidad, ya sea persona, producto, proceso, servicio o sistema, se adecua a una base de comparacin definida oque es aceptable segn ella.

    Algunos ejemplos de Normas son: ASTM, NCh de INN, ISO, etc.

    La Normalizacin ISO consiste en el proceso de formulacin y aplicacin de reglas que permitan abordar ordenadamente, con el concurso de todos los interesados, una actividad especfica para el beneficio de stos y, especialmente, para promover una economa ptima, para el inters general, teniendo debida consideracin de las condiciones de funcionamiento y exigencias de seguridad.

    En la aplicacin de las normas, especialmente en el Control de Calidad, se requiere de sistemas de unidades y de instrumentos de medicin, que permitan verificar el grado de concordancia entre el producto real y el valor de referencia indicado por la norma o patrn de comparacin. Este requerimiento lo satisface la Metrologa que es la base cientfico tcnica de las NORMAS, Control de Calidad y la Certificacin de Calidad.

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    SISTEMA DE UNIDADES DE LONGITUD

    Factores de Conversin de Unidades

    Factores de conversin de unidades

    1 Pulgada (in) = 2,540 cm = 25,40 mm 1 Pie (ft) = 12 pulg. = 30,48 cm = 0,3048 m 1 Yarda (yd) = 3 pies 1 mm = 0,03937 pulg = 0,00328 pies

    1 micra (mi) = 10-6 m Cuando medimos una longitud comparamos la distancia desconocida con otra que ya conocemos, y que ha surgido de una cantidad convenida de longitud denominada patrn. Un patrn se adopta por convencin, esto significa que un grupo de personas con conocimientos y experiencia resuelve acordar que: una cierta cantidad a la que llamamos patrn y cuyo nombre (por ejemplo el "metro") origina la unidad de referencia, ser con quien deber ser comparada cualquier otra porcin de magnitud que queramos cuantificar.

    En el caso de la longitud, el patrn es una cantidad que todos conocemos denominada metro.

    Una vez establecida la unidad patrn se acuerdan los submltiplos y mltiplos, es decir cantidades menores y mayores de la unidad en cuestin. Internacionalmente se emplea el sistema mtrico decimal el cual como todos sabemos "va de diez en diez".

    Esto significa que se van tomado sucesivamente porciones de unidad 10 veces mas chica en el caso de los submltiplos, o 10 veces mas grandes en el caso de los mltiplos. De ah que si dividimos el metro en diez partes, cada parte se llame decmetro (simbolizado con dm), en consecuencia un metro contendr diez decmetros, lo cual en smbolos se escribe: 1 m = 10 dm.

    Si el decmetro se divide en diez partes esto significa que el metro queda dividido "diez veces diez" es decir que el metro se divide en cien partes y cada parte se llama centmetro, luego en un metro contiene cien centmetros es decir: 1 m = 100 cm.

    La milsima parte del metro se denomina milmetro y entonces un metro contiene mil milmetros o sea: 1 m = 1000 mm.

    1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm

    1 m = 10 dm = 102 cm = 103 mm

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    En el siguiente cuadro se indican los prefijos y sus correspondencias decimales.

    relacin MLTIPLOS UNIDAD SUBMLTIPLOS prefijo tera giga mega kilo Hecto deca unidad deci centi mili micro nano pico

    smbolo t G M k H da

    d c m n p

    proporcin 1012 109 106 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12

    SUBMLTIPLOS deci centi Mili micro nano pico

    10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12

    0,1 0,01 0,001 0,000001 0,000000001 0,000000000001

    Equivalencias

    La traduccin a la cual nos referimos son las equivalencias de unidades. Por ejemplo en el sistema de medida ingls la unidad es la pulgada, cantidad de longitud que corresponde a 0,0254 m o 2,54 cm o 25,4 mm etc. En otro ejemplo una onza equivale a 28,34 gramos.

    Adems este sistema no tiene mltiplos decimales, veamos: en el caso de la longitud, un mltiplo inmediato de la pulgada es el "pie" que corresponden a 12 pulgadas, despus sigue la yarda que corresponde a 3 pies, etc. como vemos la proporcin no va de diez en diez. En el caso de la onza, un mltiplo inmediato es la libra que corresponde a 16 onzas

    1 pulgada 2,54 cm

    1 onza 28,34 g

    1 pie 12 pulgadas

    1 yarda 3 pies

    1 libra 16 onzas

    MLTIPLOS tera giga mega kilo hecto deca

    1012 109 106 103 102 101

    1000000000000 1000000000 1000000 1000 100 10

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    Conversin de unidades

    Una conversin de unidades consiste en expresar una cierta cantidad de magnitud que est dada en una cierta unidad, en otra ya sea del mismo sistema de medida o en otro.

    Ejercicios de aplicacin

    Transformar

    A) 770 mm a cm

    B) 0.245 m a mm

    C) 25 dm a mm

    D) 1 1/8 a mm

    E) 2 3/128 a mm

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    EL PIE DE METRO TIPOS Y USOS

    El pie de metro es un instrumento usado para medir las dimensiones lineales internas, externas o de profundidad de una pieza. Consiste en una reglilla graduada, con guas fijas, sobre la cual se desliza un carro

    1. Medidor de Interiores Fijo 2. Medidor de Interiores Mvil 3. Nonio o Vernier ( pulgadas ) 4. Tornillo de Fijacin 5. Carro Mvil 6. Escala Fija de Pulgadas 7. Bisel fijo

    8. Medidor de Interiores Fijo 9. Medidor de interiores Mvil 10. Bisel Mvil 11. Nonio o Vernier ( Milmetros ) 12. Impulsor 13. Escala Fija en milmetros 14. Medidor de Profundidad

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    El carro mvil se ajusta a la reglilla permitiendo su libre desplazamiento a travs de ella, con un mnimo de juego. El carro posee una escala auxiliar, llamada NONIO o VERNIER. Esta escala permite la lectura de fracciones de menor divisin que la escala fija.

    El pie de metro es usado cuando la cantidad de piezas a medir es pequea. Los instrumentos mas usados presentan una resolucin de :

    Las superficies del Pie de Metro son planas y pulidas, los instrumentos generalmente son de acero inoxidable. Sus graduaciones son calibradas a una temperatura de 20 C

    TIPOS Y USOS

    Pie de Metro Universal

    Es utilizado en mediciones internas, externas, de profundidad y desniveles, este es el tipo mas usado.

    Pie de metro universal con reloj

    El reloj comparador que posee el carro mvil facilita la lectura, agilizando la medicin

    0,05mm, 0,02mm, 1 o 0.001 128

    Interna desnivel externo de profundidad

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    Pie de Metro con Medidor de Exteriores Mvil Basculante

    Este tipo de Pie de Metro se utiliza comnmente para medir piezas cnicas o con rebajes de distinto dimetro.

    Pie de Metro para Profundidad ( Profundimetro )

    Se utilizan para medir profundidad en rebaje de canales o tipo T, bordes, etc. Este tipo de Pie de Metro puede presentar una variacin en la punta de la reglilla, ya sea punta simple o punta con gancho.

    Vea las dos situaciones que se presentan a continuacin con ejemplo de cada tipo de punta y su uso.

    Punta simple Punta con Gancho

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    Pie de Metro para medir Dientes de Engranaje

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    Pie de Metro Digital

    Este tipo de Pie de Metro se utiliza para lectura rpida, libre del error de paralelismo, e ideal para control estadstico

    Trazador de Altura

    Este instrumento se basa en el mismo principio de funcionamiento que el pie de metro, presentando una escala fija con un carro mvil vertical. Es empleado en el posicionamiento de piezas, para facilitar el proceso de fabricacin y, con la ayuda de otros elementos en el control dimensional.

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    Principio del Nonio

    La escala del carro mvil llamada NONIO o VERNIER, en honor al Portugus Pedro Nunes y al francs Pierre Vernier, por considerarse sus inventores. El NONIO posee una divisin mas pequea que la usada en la escala fija.

    En un sistema mtrico, existen Pie de Metros en los cuales el nonio posee diez divisiones, equivalentes a nueve milmetros (9mm). Por lo tanto existe una diferencia de 0,1 milmetros entre la divisin de la escala fija y la divisin de la escala mvil

    ESCALA

    ESCALA MOVIL (

    1 divisin ( escala fija

    1 divisin ( escala mvil

    ESCALA

    ESCALA

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    Existe una diferencia de 0,2mm entre la segunda divisin del nonio y la segunda divisin de la escala fija; de 0,3 entre las terceras divisiones, y as sucesivamente.

    Calculo de Resolucin

    La diferencia entre la escala fija y la escala mvil de un pie de metro puede ser calculada por su resolucin.

    La Resolucin es la menor medida que un instrumento puede entregar. para ello se utilizan las siguiente formula.

    Resolucin = UEF NDN

    UEF = Mnima unidad de la escala fija NDN = Numero de divisiones del nonio

    Ejemplo:

    Nonio con 10 divisiones

    Resolucin = 1mm _ = 0,1 mm 10 divisiones

    Nonio con 20 divisiones

    Resolucin = 1mm _ = 0,05 mm 20 divisiones

    Nonio con 50 divisiones

    Resolucin = 1mm _ = 0,02 mm 50 divisiones

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    PIE DE METRO EN SISTEMA METRICO

    LECTURA EN SISTEMA METRICO

    En la escala fija o principal del Pie de Metro, la lectura que se encuentra antes del cero corresponde a la lectura en milmetros. En seguida se deben contar los trazos del nonio hasta el punto en que unode ellos coincide con uno de la escala fija.

    Despus se debe anotar el nmero que entrega el nonio en el punto de coincidencia.

    Para entender el mtodo de lectura en un Pie de Metro presentaremos dos ejemplos de lectura.

    Escala en milmetros y un nonio con 10 divisiones

    Resolucin: UEF = 1mm = 0,1mm NDN 10 div.

    Lectura 1 Lectura 2 1,0 mm Escala fija 103,0 mm Escala fija 0,3 mm nonio (trazo coincidente 3) 0,5 mm nonio (trazo 5 ) 1,3 mm total ( lectura final ) 103,0 mm total ( lectura final )

    Trazo coincidente Trazo coincidente

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    Escala en milmetros y nonio con 20 divisiones

    Resolucin : UEF = 1mm = 0,05mm NDN 20 div.

    Lectura : 73,00 mm Escala fija 0,65 mm nonio 73,65 mm total

    Escala en milmetros y nonio con 50 divisiones

    Resolucin : UEF = 1mm = 0,02mm NDN 50 div.

    Lectura :

    68,00 mm Escala fija 0,32 mm nonio 68,32 mm total

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    LECTURA EN PULGADA FRACCIONARIA

    En un sistema ingles, la escala fija del pie de metro esta graduada en pulgadas fracciones de pulgada. Esos valores fraccionarios de la pulgada son complementados con el uso del nonio.

    Para utilizar el nonio precisamos saber calcular su resolucin :

    Resolucin : UEF = 1/16 = 1 NDN 8 128

    As cada divisin del nonio vale 1/128 por ende 2 divisiones corresponden a 2/128 1/64

    Ejemplo :

    En la siguiente figura podemos leer 3/4 en la escala fija y 3/128 en el nonio, la medida total equivale a la suma de estas dos lecturas.

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    Escala fija 1 3/16 nonio 5/128

    por tanto : 128

    5128241

    1285

    1631 ++

    total : 128

    "291

    Escala fija :16

    "1 nonio

    128"6

    Por tanto : 12814

    1286

    1288

    1286

    161

    =++

    Total: 64

    "7

    NOTA: Las fracciones siempre deben ser simplificadas a su mnima expresin si es posible

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    PIE DE METRO SISTEMA INGLES

    LECTURA EN MILSIMAS DE PULGADA

    En un Pie de Metro que se encuentra en sistema Ingles, cada pulgada de la

    escala fija se divide en 40 partes iguales. Cada divisin corresponde a :

    1 que es igual a 0,25 40

    Como el nonio tiene 25 divisiones la resolucin de este Pie de Metro es de:

    Resolucin: UEF = .025 = .001 NDN 25 div.

    El procedimiento para la lectura es el mismo que para la escala en milmetros. Se cuentan las marcas de valor .025 que se encuentran a la izquierda del cero del nonio y despus se le suman las milsimas de pulgada segn las marcas que coincidan entre la escala fija y el nonio.

    Lectura :

    .050 Escala fija +.014 nonio .064 total

    Lectura :

    1.700 Escala fija +.021 nonio 1.721 total

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    EL MICROMETRO

    ARCO: Construido de acero especial fundido, tratado trmicamente para liberar tensiones AISLANTE TRMICO: Fijado al arco, evita su dilatacin, porque asla la transmisin de calor, desde las manos al instrumento TORNILLO MICROMETRICO: Construido de acero especial templado, para garantizar exactitud en el paso de la rosca CARAS DE MEDICIN: Sirven de apoyo para la pieza a ser medida, para eso precisan ser rigurosamente planos y paralelos, en algunos instrumentos, son de metal duro de alta resistencia al desgaste TUERCA DE AJUSTE: Permite el desplazamiento del tornillo micromtrico y su ajuste cuando es necesario TAMBOR: En este lugar se encuentra la escala centsimal, el gira ligado al tornillo micromtrico, as por cada vuelta del tambor, el desplazamiento es igual al paso del tornillo. CHICHARRA: Asegura una presin constante y adecuada de medicin. FRENO: Permite inmovilizar el tornillo.

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    TIPOS DE MICROMETROS

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    LECTURA DEL NONIO

    Micrmetro graduado en centsimas de milmetro

    El tornillo de este aparato tiene un paso de milmetro Una vuelta al nonio grabado en el mango es igual a milmetro de avance. (2 vueltas,1 milmetro).

    Cada graduacin del cuerpo (sobre el que gira el nonio marcado en el mango) es igual a 1milmetro subdividida en dos partes iguales.

    El nonio est graduado en 50 partes, y cada 5 numeradas as: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35,40, 45.

    Cuando 50 de estas graduaciones hayan pasado la lnea horizontal grabada en el cuerpo, tendremos una vuelta completa. Cada graduacin del nonio equivale a una centsima de milmetro (0,01mm)

    Ejemplos de medicin

    3 graduaciones, ms media graduacin son visibles en el cuerpo del micrmetro, y 36 divisiones en el nonio.

    Lectura = 4mm + 0,5mm + 0.37mm = 4.87mm

    Micrmetro graduado en milsimas de pulgada inglesa

    El tornillo de este aparato tiene un paso de 40 hilos en pulgadas. Una vuelta al nonio grabado en el mango es igual a 0,025. Cada graduacin del cuerpo (sobre el que gira el nonio marcado en el mango) Cada graduacin del cuerpo (sobre el que gira el nonio marcado en el mango) es igual a 1 milmetro subdividida en dos partes iguales.

    Es igual a 0,025, y cada cuatro divisiones representan 0,100, 0,200, etctera (10dcimas de pulgadas), cada dcima est numerada 0, 1, 2, etc. El nonio est graduado en 25 partes y cada 5 numeradas as: 0, 5, 10, 15, 20. Cuando 25 de estas graduaciones hayan pasado la lnea horizontal

    Grabada en el cuerpo, tendremos una vuelta completa; cada graduacin del nonio equivale a una milsima de pulgada (0.001)

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    Ejemplos de medicin

    0,200 + 0.025 + 0.017 = Lectura 0,242

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    EL GONIOMETRO

    El gonimetro es un instrumento que a diferencia del pie de metro y el micrmetro sirve para controlar medidas angulares.

    Los Gonimetros simples tambin conocidos como transportadores de grados son utilizados en las medidas angulares que no necesitan de extremo rigor de control, su menor desviacin es de 1 (un grado ). Existen diferentes tipos de gonimetros a continuacin mostramos los mas comunes, con ellos podemos observar las medidas de un Angulo agudo y de un Angulo obtuso. Tipos de gonimetros

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    Aplicaciones de los gonimetros

    Lectura del gonimetro:

    Los grados son ledos en la escala fija utilizando el cero del nonio como referencia de las unidades, esta escala permite la lectura tanto en sentido horario como anti-horario La lectura de los minutos se ejecuta en el nonio el cual se encuentra en el disco que gira dentro de la escala fija, esta se realiza bajo el mismo mtodo que otros instrumentos con nonio, se debe encontrar la lnea del nonio que coincida con una de la escala fija.

    As las medidas observadas son las siguientes: A1 = 64 B1 = 30` A2 = 42 B2 = 20`

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    EJERCICIOS

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