Metrologia curso CEDUC

5/17/2018 Metrologia curso CEDUC - slidepdf.com

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METROLOGIA

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INTRODUCCION

La Metrología es la ciencia y arte de medir. Considera tanto los aspectos teóricos como prácticos delas mediciones en todos los niveles de exactitud y campos de aplicación, ya sean estos el científico,industrial o legal.

Medir "bien" no es sólo medir con cuidado, o utilizando el procedimiento y los instrumentosadecuados. Además de lo anterior, se trata de que las unidades de medida seanequivalentes, es decir, que cuando se mide por ejemplo 3,6 cm " estos " centímetros sean losmismos que los de un Francés, Coreano o Esquimal.

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METROLOGÍA

“Mide todo lo que puedas medir; si hay algo que todavía no puede ser medido, encuentracomo hacerlo”. Galileo Galilei, Astrónomo.

“Sólo es posible conocer un fenómeno si podemos medirlo y reducirlo a números”. WilliamThompson, Físico.

Definición de algunos conceptos:

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

Procedimiento de Medición:Es la secuencia específica de operaciones utilizada para medir determinada magnitud particular,siguiendo un principio establecido y de acuerdo a un método dado.

Instru m ento de m edición : Aparato destinado a obtener medidas directas que permiten estimar los valores de diversasmagnitudes particulares.

Mensurando:Magnitud medida por un instrumento.

Valor ver da der o :Valor real del mensurando.

Siste m a de Medició n :Incluye instrumentos, patrones de calibración, conceptos y leyes físicas, operarios humanos,valores de propiedades y constantes, etc.

Escala :Conjunto de símbolos o marcas ubicados en el instrumento, a menudo acompañados de unareferencia numérica y normalmente a lo largo de una recta o arco de círculo.

Índic e :Puntero, aguja, lápiz, punta luminosa, superficie líquida, etc. cuya posición indica el valor de lamagnitud.

Longitud de Escala :Es la distancia entre la primera y última marca indicada en unidades de longitud a lo largo delcamino recorrido por el índice.

Espacia m iento de Escala :Es la distancia entre marcas adyacentes. Para que el índice sea legible tiene que ser mayor que0.7mm.

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

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Inter v alo de Escala :Es la diferencia de valor representado por el desplazamiento del índice a través de un espaciamientode escala.

Escala Line a l:

Existe si el cociente entre el intervalo de escala y el espaciamiento de escala es constante alo largo de toda la escala.

Resolució n :Es el cambio en el valor de la magnitud que produce el menor cambio apreciable en la indicacióndel aparato. Varía generalmente entre el 10 y el 20 % del espaciamiento de escala.

Exactitu d :Es una expresión cualitativa del grado de concordancia entre la magnitud medida y la magnitud real.

Repetibilid a d :Es el reflejo de la dispersión de la de serie de valores que se obtienen al medir repetidas veces unamisma magnitud.

Precis i ó n :Término que se asocia en ocasiones a la repetibilidad, resolución o exactitud. Para evitar confusiones se evita su uso.

Error:Resultado de una medición menos un valor verdadero del mensurando.

Incertidumbre:Parámetro asociado con el resultado de una medición, que caracteriza a la dispersión de los valores queen forma razonable se le podrían atribuir a la magnitud a medir. El parámetro puede ser por ejemplo unadesviación estándar(o un múltiplo dado de ella).O la semi longitud de un intervalo que tenga un nivel de confianza determinado.

Calibración:conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificas, la relación entre los valores delas magnitudes que indique el instrumento de medición(o un sistema de medición o valoresrepresentados por una medida materializada o por un material de referencia), y los valorescorrespondientes determinados por medio de los patrones. Una calibración por lo general es entregadacon un certificado de calibración o informe de calibración

Tolerancia:Diferencia entre los límites superior e inferior entregados por el fabricante.

Ajuste:Operación destinada a llevar un instrumento de medición a un estado de funcionamiento conveniente

para su utilización.Trazabilidad:propiedad del resultado de una medición o de un patrón tal que pueda relacionarse con referenciasdeterminadas, generalmente a patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena sininterrupciones de comparaciones teniendo todas las incertidumbres determinadas.

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Norma y proceso de normalización ISO

Se define como Norma al conjunto de especificaciones que caracteriza a un producto, proceso oprocedimiento. Una norma es un patrón de referencia que representa una solución óptima para unproblema que se repite.

En general, las normas son documentos consensuales que tienen por objeto establecer los criteriosmediante los cuales una determinada entidad, ya sea persona, producto, proceso, servicio osistema, se adecua a una base de comparación definida oque es aceptable según ella.

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

La Normalización ISO consiste en el proceso de formulación y aplicación de reglas que permitanabordar ordenadamente, con el concurso de todos los interesados, una actividad específica para elbeneficio de éstos y, especialmente, para promover una economía óptima, para el interés general,teniendo debida consideración de las condiciones de funcionamiento y exigencias de seguridad.

En la aplicación de las normas, especialmente en el Control de Calidad, se requiere de sistemas

de unidades y de instrumentos de medición, que permitan verificar el grado de concordancia entreel producto real y el valor de referencia indicado por la norma o patrón de comparación. Esterequerimiento lo satisface la Metrología que es la base científico- técnica de las NORMAS, Controlde Calidad y la Certificación de Calidad.

Proceso de Normalización:

(*) En la aplicación de la NORMA es comúnmente necesario el apoyo de laMETROLOGIA.

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Control de Calidad

El control de calidad es un procedimiento integral de:

VerificaciónRegistro AnálisisToma de decisión

MaterialesProcesosProductos

Además existe una estrecha relación entre control de calidad, normalización y metrología de lasiguiente forma:

Control de Calidad

Certificación

Normalización Metrología

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Algunas definiciones de Metrología

1.- Ciencia que tiene por objetivo el estudio de los sistemas de pesas y medidas.

2.- “metron” = medida “logos” = tratados

3.- Ciencia de medir, que significa cuantificar la magnitud de cualquier fenómeno por comparacióncon otro de la misma naturaleza y reconocido como Patrón.

4.- Ciencia que se dedica al estudio de las mediciones.

Todo fenómeno físico o químico que sea posible medir, entra en el campo de la“Metrología” (Está relacionado con todas las ciencias de la Ingeniería).

Origen del metro

1791: La Academia de Ciencias de Francia define “metro” como la diez millonésima parte delcuadrante terrestre, dando origen al sistema métrico decimal.

1799: Se construye un patrón de longitud en una aleación de platino e iridio.

1840: El sistema métrico decimal es adoptado en toda Francia.

1875: Mediante la firma de delegados de 17 países se funda la “Oficina Internacional de pesas yMedidas de París”, la cual se encargó de fabricar réplicas del metro.

1908: Chile adhiere la “Convención Internacional del Metro”.

1960: Metro es “1.650.763,73 veces la longitud de onda en el vacío de la radiación naranja de Criptón

86”.1983: Metro es “la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío durante1/299.792.648 segundos.

Sistema de medida anglosajona

Tanto Inglaterra como América formaron la convención del Metro y recibieron sus prototiposcorrespondientes. Sin embargo, como las convenciones no eran obligatorias, estos países hanseguido con sus sistemas especiales de pesas y medidas.

La unidad oficial Anglosajona es la yarda, que tiene aproximadamente 0,914 metros y es igual a 3pies y a 36 pulgadas.

1761: Se construye el primer patrón de la yarda, el cual era una barra de latón con dos pastillasen oro marcadas con un pequeño agujero, entre las cuales se definió la yarda a temperatura de62º F.

1834: Se destruye el patrón de la yarda a causa de un incendio.

1845: El actual patrón de la yarda es una barra de bronce cuyas dos extremidades estánperforadas con dos agujeros remachados con oro.



Sistema Internacional de Unidades SI

El 20 de Mayo de 1875, 17 países suscribieron en París, la Convención del Metro, a raíz de la cual seadoptó el “Sistema Métrico de Unidades”.

Actuales países que tienen adoptado el SI:

Australia Bulgaria Cuba

Austria Camerún Chile

Bélgica Sri Lanca Dinamarca

Rep. Dominicana Israel España

Finlandia Italia Suecia

Francia Japón Suiza

Alemania Líbano Túnez

Guinea Mónaco Rep. Árabe Unida

Hungría Morroco Reino Unido

India Holanda RusiaIndonesia Noruega Venezuela

Irán Polonia Yugoslavia

Unidades básicas

Magnitudes básica Unidades básicas

Símbolo Magnitud Unidad Símbolo

L longitud metro m

M masa kilogramo kg

T tiempo segundo s

Q temperatura termodinámica kelvin K

I intensidad de corriente eléctrica ampere A

J intensidad luminosa candela cd

N cantidad de sustancia mol mol



Unidades SI derivadas sin nombre propio

Magnitud Nombre Símboloárea metro cuadrado

m2

volumen metro cúbico

m

3

velocidad, rapidez metro/segundo m/s

aceleración metro/segundo cuadradom/s

2

número de ondas 1/metrom

-1

densidad kilogramo/metro cúbicok /m

3

concentración (cantidad de sustancia) mol/metro cúbicomol/m

3

actividad (radiactiva) 1/segundos-1

volumen específico metro cúbico/kilogramom

3/k

densidad de corriente eléctrica ampere/metro cuadrado A/m

2

intensidad campo magnético ampere/metro A/m

luminancia candela/metro cuadradocd/m

2

Unidades derivadas con nombre especial

Magnitud Nombre unidad derivadaSI

SímboloExpresión entérminos de unidadesbásicas

frecuencia hertz Hz1 Hz = 1 s

-1

fuerza newton N1 N = 1 k m s

2

presión pascal Pa1 Pa = 1 N m

2

energía trabajo joule J 1 J = 1 Nm

potencia watt w 1 w = 1 J/s

carga eléctrica coulomb C 1 C = 1 A spotencialeléctrico volt V 1 V = 1 J/C

capacitanciaeléctrica farad F 1 F = 1 C/V

resistenciaeléctrica ohm

Ω 1 Ω = 1 V/A

conductanciaeléctrica siemens S 1 S = 1 A/V

flujo magnético weber wb 1 wb = 1 V s

inducción

magnética tesla T 1 T = 1 wb/m2

inductancia Henry H 1 H = 1 wb/A

flujo luminoso lumen lm 1 lm = 1 cd sr

iluminación lux lx1 lx = 1 lm/m

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Unidades fuera del SI mantenid as por su im p ortancia práctica

Magnitud Nombre de la unidad Símbolo Definición

tiempoMinutohora

día

Minh

d

1 min = 60 s1 h = 60 min

1 d = 24 h

ángulo plano(ISO radian)

Gradominutosegundo

º’’’

1 º = (1/180) rad1 ’ = (1/60) º1 ’’ = (1/60) ’

volumen litro l1 l = 1 dm

3

masa tonelada t1 t = 10

3kg

Múltiplos de unidades SI

NOMBRE SIMBOLO POTENCIAyotta Y

1024

zetta Z10

21

exa E10

18

peta P10

15

tera T10

12

giga G10

9

mega M10

6

kilo k 103

hecto h10

2

deca da10

1

deci d10

-1

centi c10

-2

mili m10

-3

micro u10

-6

nano n

10

-9

pico p10

-12

femto f 10

-15

atto a10

-18

Zepto Z10

-21

yocto y10

-24



Transformación de unidades:

0,10 mm=0,25 mm=

2,90 dm2 a pies2 =154,32 cm2 a pies2 =82,10 pulgadas2 a km2 =

180 km/h a millas/h =12 m/s a km/h =100 pie/s a m/s =

0,569 km3 a pulgadas3 =5,8451 pulgadas3 a mm3 =0,945 pulgadas3 a dm3 =0,500 km3 a yardas3 =

0,028 kg/cm2 a PSI =3 atm a mmHg =4625 mmHg a kg/cm2 =

1000 kg/m3 a lb/pie3 =99,88 kg/l a gr/cm3 =459 lb/yarda3 a gr/l =

45 m3/s a pulg3/min =4 lt/s a pie3/s =1500 cm3/s a pie3/h =1600 galon/h a lt/s =



M e d ición D ir ec ta e Ind ir ec ta.

Directa:La medida o medición diremos que es directa, cuando disponemos de un instrumento demedida que la obtiene, así si deseamos medir la distancia de un punto “a” a un punto “b”, y

disponemos del instrumento que nos permite realizar la medición, esta es directa, estos instrumentostienen la graduación de precisión correspondiente

Indirecta:No siempre es posible realizar una medida directa, porque no disponemos del instrumentoadecuado, porque el valor a medir es muy grande o porque hay obstáculos de otra naturaleza,etc.

Medición indirecta es aquella que realizando la medición de una variable, podemos calcular otra distinta, por la que estamos interesados.

Ejemplo:Queremos medir la altura de un edificio muy alto, dadas las dificultades de realizar la medición

directamente, emplearemos un método indirecto. Colocaremos en las proximidades del edif icio unobjeto vertical, que sí podamos medir, así como su sombra. Mediremos también la longitud dela sombra del edificio. Dada la distancia del Sol a la tierra los rayos solares los podemosconsiderar paralelos, luego la relación de la sombra del objeto y su altura, es la misma que larelación entre la sombra del edificio y la suya.

Verificación de la Medida:Es la determinación de una magnitud sin error, evaluado en la calibración, u otra característica quesi no cumple, no esta en los límites de aceptación especificados.También se puede verificar la medición que el instrumento la realiza, mediante los patrones o block demedidas, lo cual garantizara un instrumento con la presicion requerida, y este al mismo tiempo,realizara la medida esperada.

Medida Real:Cuando el valor de la magnitud desconocida, es obtenido por comparación con una unidadconocida (patrón) grabada en el instrumento de medida, el valor obtenido es un número positivoque es un número entero, o un entero mas las respectivas fracciones de la unidad, respetando elnivel de precisión al que se quiera llegar.

Medida Nominal:Es la dimensión que se toma como referencia para fijar las medidas límite

Precisión de la Medida:La precisión en la toma de mediciones o durante las mediciones va ha depender primero, de lapieza a medir y para que se tomara la medida, si este es para montaje de precisión, o simplemente

es para montaje bruto, segundo dependiendo de la pieza, el ambiente y otros factores yaestudiados, la elección del instrumento de medición adecuado para tomar la medida esperada.Los niveles de precisión están en los rangos de la décima para trabajos brutos, o tambiéndenominados para equipo y maquinaria de gran tamaño, la centésima para trabajos de montajemas finos, las milésimas para montajes de precisión en equipo altamente productivo, que trabaja alatas RPM.

Escalas:Escala es, pues, la relación que existe entre la representación gráfica del objeto y el objeto en larealidad.Habrá situaciones, a la hora de representar, en las que, por tratarse de objetos excesivamente grandes



o demasiado pequeños, es conveniente reducir o ampliar el dibujo de los mismos, con una proporciónadecuada. De lo contrario, se estaría obligado a dibujar sobre papeles excesivamente grandes,de dimensiones exageradas o no poder, en el caso contrario, concretar detalles de la pieza, por ser excesivamente pequeño el dibujo.Existen tres tipos diferentes de escalas, ellas son:

Escala natural: Es cuando la representación grafica, tienen las mismas dimensiones que la pieza, surepresentación es Esc: 1:1

Escala de Ampliación: Cuando la representación grafica tiene mayores dimensiones que la pieza,su representación es Esc: 2:1 quiere decir que dos del plano, es uno de la pieza

Escala de Reducción: Es cuando la representación grafica, tiene menores dimensiones que la pieza,su representación es Esc: 1:2 quiere decir que uno del plano, es dos de la pieza

ERRORES.

Teoría de los Errores:En todo proceso de medición existen limitaciones dadas por los instrumentos usados, el métodode medición, el observador (u observadores) que realizan la medición. Asimismo, el mismoproceso de medición introduce errores o incertezas. Por ejemplo, cuandousamos un termómetro para medir una temperatura, parte del calor del objeto fluye altermómetro (o viceversa), de modo que el resultado de la medición es un valor modificado deloriginal debido a la inevitable interacción que debimos realizar. Es claro que esta interacción podrá ono ser significativa:

Tanto los instrumentos que usamos para medir como las magnitudes mismas son fuente deincertezas al momento de medir. Los instrumentos tienen una precisión finita, por lo que, para undado instrumento, siempre existe una variación mínima de la magnitud que puede detectar.

Error de Precisión:Debido a defectos en la experimentación de la persona que va ha medir: Observar una escala desde unángulo no adecuado. Demorarse en parar o encender un reloj. Utilizar n amperímetro con una escalano adecuada La posición incomoda del personal para tomar la medida exacta

Error de Exactitud:Representa el error absoluto con el que el instrumento en cuestión ha sido calibrado.

Error Sistemático:Son los que se producen siempre, suelen conservar la magnitud y con el sentido, se deberían adesajustes del instrumento, desgastes etc. Dan lugar a sesgo en las medidas.Se deben también a errores de calibración en los equipos de medición, o a la no espera de lasagujas de medición estén en cero.

Error Estadístico:Son los que se producen al azar. En general son debidos a causas múltiples y fortuitas. Ocurrencuando, por ejemplo, nos equivocamos en contar el número de divisiones de una regla, o si estamosmal ubicados frente al fiel de una balanza. Estos errores pueden cometerse con igual probabilidadpor defecto como por exceso. Por tanto, midiendo varias veces y promediando el resultado, esposible reducirlos considerablemente. Es a este tipo de errores a los que comúnmente hacereferencia la teoría estadística de errores de medición.

Error Ilegitimo:



Supongamos que deseamos calcular el volumen de un objeto esférico y para ello determinamos sudiámetro.Si al introducir el valor del diámetro en la fórmula, nos equivocamos en el número introducido, o lohacemos usando unidades incorrectas, o bien usamos una expresión equivocada del volumen,claramente habremos cometido un error. Esta vez este error está más asociado al concepto

convencional de equivocación. A este tipo de errores los designamos como ilegítimos o espurios. Aeste tipo de errores no se aplica la teoría estadística de errores y el modo de evitarlo consiste en unaevaluación cuidadosa de los procedimientos realizados en la medición Un ejemplo de este tipo deerror es el que se cometió en el Mars Climate Explorer a fines de 1999, al pasar de pulgadas acm. se cometió un error que costo el fracaso de dicha misión a Marte.

PRINCIPALES FUENTES DE ERROR EN LA MEDICIÓN .

Al realizar una medición influyen una serie de factores que dificultan e impiden la correcta manipulaciónde los instrumentos y toma de datos de estos.

Las principales fuentes de error son las que se detallan a continuación:

Variación De Temperatura:La temperatura Standard de referencia es de 20 ºC para todos los países industrializados (NORMAMERCOSUL NM-ISO1_96 Y NBR-06165 de la ABNT en brasil). Si la temperatura cambia la pieza seexpande o contrae afectando el resultado de la medición.La deformación de la pieza por efecto del aumento de la temperatura es bastante común en losprocesos de mecanizado con retirada de material, lo que implica un aumento de volumen.Cuando no es posible trabajar con la temperatura controlada a 20 ºC se pueden hacer cálculos paracompensar el error y por lo tanto se hace necesario conocer el coeficiente de dilatación térmica delmaterial. La longitud de una pieza varia de acuerdo a la siguiente formula:

ΔL = L · ∞ · ΔTDonde:ΔL = variación de longitud.

ΔT = variación de temperatura.∞ = coeficiente de dilatación térmica de la pieza (por tabla)

MATERIAL COEFICIENTE MATERIAL COEFICIENTEHierro fundido 9,2 – 11,8 x 10-6 Acero 11,5 x 10-6

Acero al Carbono 11,7-(0,9 x % c) x 10-6 Hojalata 23,0 x 10-6

Acero al Cromo 11 ∼ 12 x 10-6 Zinc 26,7 x 10-6

Acero al Ni-Cr 13 ∼ 15x 10-6 Duralumin 22,6 x 10-6

Cobre 18,5 x 10-6 Platino 9,0 x 10-6

Bronce 17,5 x 10-6 Cerámica 3,0 x 10-6

“Gunmetal” 18,0 x 10-6 Plata 19,5 x 10-6

Aluminio 23,8 x 10-6 Vidrio Clown 8,9x 10-6

Latón 18,5 x 10-6 Vidrio Flint 7,9 x 10-6

Níquel 13,0 x 10-6 Cuarzo 0,5 x 10-6

Hierro 12,2 x 10-6 Cloruro de Vinilo 7 ∼ 2,5 x 10-6

Acero Níquel (58%) 12,0 x 10-6 Fenol 3 ∼ 4,5 x 10-6

Invar. (36% Ni) 1,5 x 10-6 Polietileno 0,5 ∼ 5,5 x 10-6

Oro 14,2 x 10-6 Nylon 10 ∼ 15 x 10-6

Fuerza de medición:



Normalmente en los procesos de medición se involucran el contacto entre el instrumento y la pieza amedir, la fuerza ejercida al realizar esta labor debe ser tal que no cause deformaciones en la pieza o enel instrumento a usar.Un caso claro de esto se presenta en el pie de metro ya que este no presenta un dispositivo para elcontrol de la fuerza ejercida y todo depende de la habilidad del operador al momento de dilucidar una

medida tomada.En caso contrario los micrómetros presentan un sistema de trinquete en la cual se emite la mismapresión de contacto en todas las mediciones.

Forma de la pieza:Imperfecciones en la superficie de contacto en la cual usaremos el instrumento pueden dar como

resultado una medición errónea, por ende se debe realizar un correcto posicionamiento del instrumentoen cuestión.En el caso de las piezas cilíndricas, se debe efectuar más de un posicionamiento para verificar si lapieza es cilíndrica o cónica.

Forma del contacto:Se debe buscar siempre un contacto entre la pieza y el instrumento que genere una línea o un punto.así, por ejemplo en una pieza cilíndrica se debe usar un palpador plano para obtener una línea y en unasuperficie plana se debe usar un contacto esférico para obtenerse un punto de contacto, o todavía, sedebe usar una regla biselada para verificar una superficie plana.

Error de paralaje:Cuando los trazos de una escala principal y otra secundaria, como es el de un pie de metro, seencuentran en planos diferentes, dependiendo de la dirección de observación, se pueden obtener valores de lectura diferentes, que implican en un error. Así como regla general, la observación de lalectura de un instrumento debe hacerse siempre en la mejor posición perpendicular de la vista enrelación a la graduación del instrumento.

Estado de conservación del instrumento:Juegos excesivos provocados por desgaste en cualquier parte del instrumento podrán acarrear erroresde consideración. Un programa de calibración periódica será garantía de una medida confiable.

Habilidad del operador:La falta de práctica o desconocimiento del sistema de medición puede ser una fuente importante deerrores.



INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN.

Clasificación de instrumentos de medición:

Transmisores

Clases de instrumentos De escala graduada

De valor fijo

No regulable (sin nonio)Regulable (con nonio)

a) Transmisores: No están graduados.

Compases

b) De escala graduada: Disponen de una escala principal graduada en una unidad mínima.

b.1) No regulables (Sin nonio): Disponen sólo de escala principal

Flexometro



b.2) Regulables (Con nonio): Permite medir una fracción o decimal, de unidad mínima, deescala principal.

Pie de Metro

Micrómetro

Goniómetro



Clases de n onios.

Nonios rectos: Pie de metro

Nonios Circulares: Micrómetros



Nonios Circulares: Reloj Comparador

Nonios angulares: Goniómetros



c) De valor fijo: Verifican el cumplimiento o no de una especificación dimensional

Calibre pasa-no pasa

TIPOS DE INSTRUMENTOS DE MEDICION .

Calibrador de vernier (pie de metro):

Este sistema de medición esta constituido básicamente por dos cuerpos móviles y permite generalmentecuatro maneras de acceso a la pieza para efectuar la medición las cuales son apreciables en lasiguiente tabla.

Los pies de metro pueden ofrecer resultados de medición con resoluciones de:0,1mm – 0,05mm – 0,02mm en el sistema métrico0,001” o 1/128” en el sistema ingles.



El Sistema De Graduación De Lectura Del Pie De Metro.

Son fabricados generalmente con dos sistemas de resolución métrica y pulgada, pero algunos sonfabricados en un sistema solamente.La graduación que define el tipo de resolución es hecha en las dos partes del instrumento y cada unatiene las particularidades que se indican a continuación:

Escala Principal: Aquí generalmente presentan doble grabación de trazo: sistema métrico y pulgada. En el sistemamétrico son grabados trazos con distancias de un milímetro y en el sistema de pulgada esta distanciapuede corresponder a 1”dividida en 16 partes o 40 partes.

El Cursor:En esta parte son grabados dos conjuntos de trazos llamados vernier, uno para trabajar con la escaladel sistema métrico y otro para el sistema ingles.Para el sistema métrico generalmente son grabados 20 o 50 trazos y para el sistema pulgada 8 o 25trazos que tienen valor progresivo de la misma forma de la escala principal.

Tipos De Calibradores Vernier (Pie De Metro) Y Sus Características Principales.

Para atender a las diversas necesidades de las industrias fueron desarrollados diversos tipos de pie demetro siempre procurando tornar más fácil tanto el acceso al lugar de la medición como su manejo ylectura.

Medición externa

Medición interna

Medición de profundidad

Medición de altura



A continuación indicaremos los principales tipos de pie de metro.

Universal: Modelo convencional con 4posibilidades de acceso al lugar de la medición.

Con Superficie De Medición De Carburos:Este modelo posee pastillas de carburo en lascaras de medición principalmente.Especialmente para medir ejes gran cantidad.

Con Ajuste Fino: Un pequeño dispositivoformado por tornillo y tuerca lo cual permite elmovimiento lente del cursor para ajuste demedidas

Prismático: Tanto en la escala principal como el

cursor poseen guías prismáticas (V) lo quepermite dejar la escala principal y el vernier en elmismo plano eliminando el error de paralaje ydando mayor rigidez al conjunto.Con Lectura Por Carátula: El cursor se muevea través de una cremallera en la escala principallo que permite la incorporación del sistema delectura con puntero giratorio, una lectura mássimple y libre de error.Para Trabajos Pesados: Generalmentefabricados para capacidades sobre 300mmestos instrumentos poseen un cuerpo másrobusto. La medición interna es hecha con punta

reforzada en lugar de las puntas convencionales.

Para Medir Profundidades: Consiste de unaescala principal sin puntas de medición y uncursor especial con dos partes para apoyar en lapieza.

Para Materiales Blandos: Poseen dispositivosque permite ajustar la presión de medición delcursor (generalmente entre 50 a 100gf)

Con Puntas Desiguales: Permite ajustar verticalmente, aflojando un tornillo de fijación, lacabeza del brazo principal, lo que posibilitamedir dimensiones en piezas escalonadas.



Con Punta De Medición Articulada: La puntade medición del cursor posee movimiento tipobisagra que permite +- 90º de movimiento paramediciones entre caras de diámetros diferente.

Con Puntas De Formas Especiales: Una granvariedad de forma y tamaño de puntas demedición permiten la realización de medicionesde fácil acceso especialmente internas comodiámetro en el fondo de canales, distancia entrecanales, espesor de paredes etc.Con Lectura Digital Electrónica: Posee lecturaa través de visor LCD (cristal líquido) elimina loserrores del operador de paralaje de lagraduación por trazos tomando posible unalectura de mayor exactitud (0,01mm y 0,0005”).

Micrómetros y sus características principales.

Para atender la gran variedad de necesidades de medición de la industria, en especial de la industria demecánica de precisión, fueron desarrollados diversos tipos de micrómetros. Las variables de cada tipotienen relación principalmente con el tipo de medición a ser realizada. Existen cuatro tipos deinstrumentos que son:

- micrómetros para medición externa- micrómetros para medición interna- micrómetros de profundidad- micrómetros especiales

Micrómetros Para Medición Externa:En esta clasificación existen diversos modelos, que por su vez, pueden ser agrupados de acuerdo con elcomponente que esta haciendo diversificado. Ver tabla II.5:

Arco: Puede ser de acero forjado conplacas termo-aislantes para tomarlo con lamano, sin placas para fijarlo en un soporte ode fierro fundido que resulta máseconómico.

Puntas De Medición: pueden ser planas,esféricas, cónicas, finas, tipo cuchilla, tipo

disco, etc. Tope De Medición (En El Arco): Utilizando

el mismo husillo. Este tope de mediciónpuede ser esférico, rectangular, cilíndrico,

en forma de “V”, de tipo intercambiable, etc.



Micrómetros Para Medición Interna:

Estos micrómetros podemos reagruparlos en tres tipos:

Para Medición De Agujeros: Con dos

partes móviles para agujeros pequeños(hasta Ø6mm) y con tres puntasautocentrantes para agujeros mayores.

Con Puntas Tipo Calibrador: para accesoen lugares estrechos (el husillo es del tipono-giratorio).

Cilíndrico O Tubular: Que consiste de uncabezal micrométrico con dos puntas decontacto (una en cada extremidad). Paradimensiones mayores se utilizanintercambiables

Micrómetros Para Medición De Profundidad:

Consisten de una cabeza micrometrica acoplada a una base plana con superficie de apoyo lapidada.Existen básicamente dos tipos de micrómetros para medición de profundidad.

Con varilla única y los con varillasintercambiables para capacidades

mayores.

Micrómetros Especiales:En esta categoría se agrupan los micrómetros proyectados para finalidades más específicas. Ente ellosse pueden destacar los siguientes:

Para Medición De Roscas: Tanto el husillocomo el tope poseen un agujero deexactitud para el encaje de puntasespeciales para medición del diámetroprimitivo de roscas. Una punta con formatoen “V” es montada en el tope y la otra quetiene forma cónica es montada en el husillo.La lectura del micrómetro corresponde al

diámetro primitivo de la rosca.Para Medición De Reborde De Latas:Especialmente desarrollado para medicióndel emballetado de envases circularesespeciales.Para Medición De Ranuras Internas:Utilizados para medir el ancho o la distanciaentre las ranuras con la aplicación depuntas tipo disco. Su forma cilíndrica de



pequeño diámetro permite el acceso enagujeros profundos.

Para Trabajos En Serie: Este tipoincorpora un indicador de carátulas y undispositivo de accionamiento rápido quepermite mediciones seriadas y control por campo de tolerancia.

Para Espesor De Laminas: Sirve paramedir chapas y tiras de metal.

Con Arco Raso: Para medición deespesores en lugares de difícil acceso,como a través de agujeros en discos yotros.

Es importante agregar que muchos de los modelos presentados son fabricados también con resolucióndigital mecánica o electrónica.

USO PRÁCTICO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN.

Valor mínimo de lectura “P”

El valor mínimo o precisión de un instrumento con nonio, se obtiene dividiendo el valor de unidadmínima de la escala principal, al que llamaremos “Xn”, por el número total de divisiones que tenga la

escala secundaria o Nonio, la que denominaremos como “n”.

P =

X n

n

Ej. Un pie de metro con Xn = 1mm y n = 10

P =1

= 0,1 mm10

Pie de Metro:Es un instrumento que sirve para medir longitudes, permitiendo lecturas de fracciones demilímetros y de pulgada a través de una escala llamada Nonio o Vernier. Se utiliza para hacer mediciones con rapidez, en piezas, cuyo grado de precisión es hasta los 0.02 mm. Ó 0.001”pulgadas.



Partes Principales:

Regla: Graduada en el sistema métrico e ingles.

Pata Fija: Con superficie de contacto a la pieza para medir exteriormente.

Punta Fija: Parte fija de contacto con la pieza, para medir interiormente.

Nonio: Escala métrica de nueve milímetros de longitud y 10 divisiones (precisión de 0.1 mm para esetipo de nonio).

Pata Móvil: Con superficie de contacto en la pieza para medir exteriormente.

Punta Móvil: Parte móvil de contacto con la pieza, para medir interiormente.

Reglilla de profundidad: Esta unida al cursor y sirve para tomar medidas de profundidad.

Tornillo de Fijación: Tiene la finalidad de fijar el cursor y actúa sobre la lámina de ajuste.

Lamina de ajuste: Pequeña lámina que actúa eliminando el juego del cursor.

Impulsor : Apoyo del dedo pulgar para desplazar el cursor.



Estructura del Nonio:

El nonio, aplicado a muchos instrumentos de medicino, tiene la finalidad de poder leer directamentevalores intermedios de una división uniforme. Se pueden emplear en divisiones longitudinales ycirculares, consta de una pequeña escala de rayas divisorias aplicadas en forma corrediza en ladivisión del instrumento en cuestión.

Lectura del Nonio:

Precisión de 0,05 mm.Para obtener lecturas con precisión de 0,05 mm se utiliza un nonio dividido en 20 partes igualescorrespondientes a 19 mm. De modo que cada parte mide 19/20 = 0,95 mm luego, la diferencia delongitud entre las divisiones de ambas escalas es 1 – 0,95 = 0,05 mm.

Precisión de 0,02 mm.Para obtener lecturas con precisión de 0,02 mm se utiliza un nonio dividido en 50 partes iguales



correspondientes a 49 mm. De modo que cada parte mide 49/50 =0,98 mm luego, la diferencia de longitud entre las divisiones de ambas escalas es 1 – 0,98 = 0,02 mm.

Para medir, debemos leer de izquierda a derecha.Primero se lee en la regla fija desde el cero de la escala fija hasta el cero del vernier, luego se

agrega la lectura correspondiente al vernier, que será con la que coincida con una cualquiera de lasdivisiones de la regla fija y esta lectura se multiplica por la precisión o resolución del instrumento.

Uso del Pie de Metro

Ejercicio 1

La forma de obtener la medida es la siguiente:

1. Colocamos la pieza a medir sobre la pinza.

2. Desplazamos el nonius hasta ajustarse altamaño de la pieza.

3. Tomamos la parte entera en milímetros dela medición mirando la situación del 0 del

nonius sobre la línea fija, en el ejemplo16mm.

4. Tomamos la parte decimal de la medición,mirando la línea del nonius que coincidecon una división de la regla fija, en elejemplo 0,40mm.

5. La medida será 16,40 mm.

En la figura, el cero del nonius está entre los60 y 61 mm y la línea del nonius que coincidecon la regla es el 3,5.

La medición será:

1. Parte entera, 56 mm.

2. Parte decimal 0,85 mm

La medición completa es 56,85 mm.



Ejercicio 2

Ejercicio 3

Lectura del nonio en pulgadas

Precisión de 1/128”El nonio que nos permite la precisión de 1/128” tiene una longitud de 7/16” y está dividido en 8 partesiguales. Por lo tanto cada parte mide: (7/16) / 8 = 7/128”

Cada división de la escala mide 1/16 = 8/128. Resulta que cada división del nonio es 1/128 menor quela división de la escala.

Para medir:Se leen, en la escala, hasta antes del cero del nonio, las pulgadas y fracciones de pulgada. Lasfracciones de pulgada pueden ser: media pulgada, cuartos de pulgada, octavos de pulgada odieciséis avos de pulgada.En seguida se cuentan los trazos del nonio, hasta el que coincide con un trazo de la escala.Luego se efectúa una suma de fracciones.

En la figura, el cero del nonius está entre los4 y 5 mm y la línea del nonius que coincidecon la regla es el 0,5 mm.

La medición será:3. Parte entera, 4 mm.

4. Parte decimal 0,5 mm

La medición completa es 4,5 mm.



Precisión de 0,001”En la escala fija, una pulgada está dividida en 40 partes de modo que cada parte mide 1/40” o0,025”.El nonio con 0,001” tiene una longitud de 0,600” y está dividido en 25 partes iguales midiendocada división del nonio: 0,600 / 25 = 0,024”.

Por tanto, cada división del nonio es 0,001” menor que cada división de la escala.

Para medir:La lectura se hace igual que en los casos anteriores, contando a la izquierda del cero del nonio lasunidades de 0,025” cada una, sumando con los Milésimos de pulgada, indicados por la coincidenciade uno de los trazos del nonio con uno de la escala fija.

Ejercicio 4

Ejercicio 5

En este caso, el 0 del nonio indica que 2 pulgadas es

la parte entera más 4/16, y en el nonio cuento los

1/128 antes de llegar a la marca que coincida con la

escala principal, en este caso 6/128.

Para sacar le medida total hacemos la siguiente

operación:

Tenemos: 2’’4/16, multiplicamos 4/16 * 8/8 = 32/128.

Ahora, sumamos este resultado con la lectura del

nonio: 32/128 + 6/128 = 38/128

Simplificamos: 38 dividido 2 = 19, 128 dividido 2 = 64

Entonces la medida total es: 2’’19/64



Ejercicio 6

MICRÓMETRO .

Principio de funcionamiento y lectura

El principio de funcionamiento de un micrómetro tiene como base el desplazamiento axial de un tornillomicrométrico con paso de alta exactitud dentro de una tuerca ajustable. Girándose el tornillomicrométrico, este avanza proporcionalmente al paso, que normalmente es de 0,5mm (0,025”).

La circunferencia de la rosca (que corresponde al tambor, pues este es fijo firmemente al tornillo por encaje cónico), es dividido en 50 partes iguales (o 25 partes en los instrumentos en pulgadas),posibilitando así una resolución de 0,01 mm ó 0.001”. Por lo tanto una vuelta completa del tambor corresponde al paso de la rosca.



De esta forma se concluye que:

RESOLUCIÓN = PASO/Nº DE DIVISIONES DEL TAMBOR

Si el micrómetro presenta además un vernier con 10 divisiones en el cilindro será posible la lectura de

0,001mm ó 0,0001”.Pues de la misma forma que en el calibrador vernier, tenemos que:

RESOL. VERNIER = LECTURA DEL TAMBOR/Nº DE DIVISIONES DEL VERNIER

Para ambos casos la referencia para hacer la lectura se encuentra en el cilindro con una línea rectahorizontal y en el tambor como siendo su propia cara lateral. Así para tomar la lectura se debeconsiderar primeramente el valor del trazo del tambor que coincide con la línea de referencia del cilindro.En el del micrómetro con vernier, se debe sumar el valor del trazo del vernier que con el trazo deltambor.

Lectura De Los Micrómetros:

Rosca Con Paso De 0,5mm YTambor Con 50 Divisiones.

Rosca Con Paso De 0.25” Y Tambor Con 25 Divisiones.



Ejemplos:

Micrómetro graduado en centésimas de milímetro:

Rosca con paso de 0,5mm, tambor con 50 divisiones y Vernier con 10divisiones.

Rosca Con Paso De 0,25”, Tambor

Con 25 Divisiones Y Vernier Con 10Divisiones.

En la figura:

3 graduaciones, más media graduación sonvisibles en el cuerpo del micrómetro, y 50divisiones en el nonio.Lectura = 4mm + 0,5mm + 0.37mm = 4.87mm



Micrómetros con paso de rosca del husillo de 1mm. Lectura 0,01 mm

Explicación: Una vuelta del husillo varía el resultado de medición en 1 mm. Por lo tanto, se puedeleer a primera vista 0.1 y 0.01 mm en forma continua de 0-100.

En la figura

Escala principal el cero esta entre 21,50y 22 mm.El nonio esta en la partición 45 en susegundo giro.Lectura 21,95 mm.

En la figuraEscala principal el cero esta entre 12 y 13mm.

El nonio esta en la partición 45 en suprimer giro.Lectura 12,07 mm.

En la figuraEscala principal el cero esta entre 23 y 24mm.

El nonio esta en la partición 45 en suprimer giro.Lectura 23,48 mm.



Ejemplo de lectura: El tambor avanzó hasta la raya 13ª de la cápsula de división, en ese punto laraya 87º del tambor Graduado coincide con la línea de referencia cero.

Resultado: Medida en la cápsula de división 13 rayas = 13.00 mmMedida en el tambor graduado 87 rayas = 0.87 mm

Resultado de medición 13.87 mm

Micrómetros con contador digital paso de rosca de husillo 0.5mm, lectura 0,001 mm

Explicación: El resultado de la medición de0.01mm se lee directamente en la ventanilla,la cual está cerrada con una lupa deaumento para la ampliación de los números.El anillo de división numerado adyacente

en el cabezal de medición sólo tiene funciónde control. La lectura de 0.001 mm se realiza

simplemente con ayuda del nonio adicional.

Ejemplo de lectura:

Medida indicada en el contador = 23.98 mmMedida en el nonio la séptima raya del nonio coincide con la raya del anillo de división = 0.007 mmResultado de medición: 23.987mm

Micrómetro graduado en milésimas de pulgada inglesa:

LECTURA DEL NONIO

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 graduación del

cuerpo(Sobre el que gira el nonio marcado en el mango)Cada graduación del cuerpo (sobre el que gira el nonio marcado en el mango) esigual a 1 milímetro subdividida en dos partes iguales.Es igual a 0,025”, y cada cuatro divisiones representan 0,100”, 0,200”, etcétera(10décimas de pulgadas), cada décima está numerada 0, 1, 2, etc.

El nonio está graduado en 25 partes y cada 5 numeradas así: 0, 5, 10, 15, 20. Cuando25 de estas graduaciones hayan pasado la línea horizontal grabada en el cuerpo,tendremos una vuelta completa; cada graduación del nonio equivale a una milésimade pulgada (0.001”)



Recomendaciones especiales para uso del calibrador de pie de metro.

Seleccione el calibrador pie de metro más adecuado para atender plenamente la necesidad de lamedición. Tome en cuenta los siguientes aspectos.

• Tipo (normal o especial) para tener acceso al lugar que será medido en la pieza.• Resolución de acuerdo con el campo de tolerancia especificado en la pieza:• Capacidad, etc.

Limpie cuidadosamente en las partes movibles, retirando polvo y suciedad con un paño suave. Lapresencia de partículas abrasivas causa desgaste prematuro. Repita esta operación antes y después deluso.

Limpieza Del Calibrador De Vernier.

Verifique si el movimiento del cursor es suave y sin juego en toda la capacidad útil. Caso exista un juegoanormal, proceda a su ajuste girando los tornillos hasta tocar en el fondo y a seguir, retorne 1/8 devuelta aproximadamente (45º) y verifique nuevamente que el movimiento del cursor sea suave, pero sin

juego.

Guía tubular 2,350”Tambor 0,012”LECTURA 2,362”

Guía tubular 0,225”Tambor 0,018”LECTURA 0,243”



Verificación Del Cursor.

Posicione correctamente las puntas principales en la medición externa aproximando el máximo posiblela pieza de la escala graduada. Eso evitará errores por juego del cursor y el desgaste prematuro de laspuntas donde el área de contacto es menor. Verifique también el perfecto apoyo de las caras demedición como muestra la parte inferior de la figura siguiente.

Posicionamiento De Las Puntas De Medición Externas.

Posicione correctamente las superficies de medición de interiores. Procure introducir el máximo posibleestas superficies en el agujero o ranura, manteniendo el calibrador siempre paralelo a la pieza que estásiendo medida. Verifique que las superficies de medición coincidan con la línea del centro del agujero:

• Al medir un diámetro tome la máxima lectura.• Al medir ranuras tome la mínima lectura.

Posicionamiento De Las Puntas De Medición Internas.

Posicione correctamente la varilla de profundidad. Antes de tomar la lectura verifique que el calibrador esté apoyado perpendicularmente al agujero con todo sentido.



Posicionamiento De La Varilla De Profundidad.

Posicione correctamente las caras para medición de escalones. Apoye primero la cara de la escalaprincipal y después apoye suavemente la cara del cursor. Tome la lectura “sintiendo” el contacto de lascaras de medición. Siempre que sea posible utilice este recurso en vez de la varilla de profundidad.

Posicionamiento De Las Caras Para Medir Escalones.

Evite el error de paralaje al tomar la lectura. Posicione su vista en dirección perpendicular a la escala yal pie de metro, eso evitará errores que podrán ser considerables.

Error De Paralaje.

El calibrador de Vernier no es un buen recurso para medir agujeros pequeños con exactitud. Debe ser

usado apenas en ausencia de otro instrumento mas adecuado, como micrómetros o cilindros calibrados.



Recomendaciones especiales para uso del micrómetro.

Seleccione el micrómetro mas adecuado para atender plenamente la necesidad de medición. Considerelos siguientes aspectos:

Tipo: este puede ser de tipo normal o especial, para tener acceso al lugar que será medido en la pieza.Resolución: esta tiene que ir acorde con el campo de tolerancia especificado en la pieza.

Capacidad: tenemos que utilizar el instrumento con la capacidad adecuada para lograr una mediciónóptima.

Selección Del Micrómetro.

Limpie cuidadosamente las partes móviles, eliminando polvo y suciedad con un paño limpio y suave. Lapresencia de partículas abrasivas causa desgaste prematuro.Esta operación es primordial repetirla antes y después del uso.

Limpieza Del Micrómetro.

Deje estabilizar la temperatura de la pieza y del micrómetro en una sala con ambiente controlado,especialmente en las mediciones de mayor exactitud. En temperaturas fuera de la referencia la cual esde 20 ºC, efectué el proceso de compensación térmica. Recuerde que una barra de acero de 100 mm delongitud modifica su longitud en 0.012mm para cada 10 ºC de variación.



Estabilización De La Pieza.

Antes del uso, limpie las caras de medición. Use solamente una hoja de papel limpio y suave. Coloquela hoja de papel entre las caras usando la presión del trinquete y mueva la hoja sin retirarla totalmente ydespués suéltela para retirarla totalmente, así evitara partículas de papel en las caras de medición.

Limpieza De Las Caras De Medición.

Utilice siempre el trinquete para efectuar las mediciones. Dos o tres vueltas son suficientes. De estaforma la presión será siempre constante.

Uso Del Trinquete.

En caso de utilizar un soporte para fijar el micrómetro, lo cual es bastante recomendable, asegúrese defijar completamente la parte central del arco, para así no perjudicar su capacidad.



Uso Del Soporte.

Tabla sobre el diagnostico de fallas en los micrómetros.

Nº ITEM DEFECTO REPARABLE ORIENTACION

1Movimientodel husillo

Giro pesado e irregular SI Desarmar y lavar

2 Trinquete Giro pesado e irregular SI

Desarmar y lavar.Si no soluciona

cámbielo por unonuevo

3 Freno delHusillo

Su accionamiento no consiguefijar el husillo

SI Enviar a serviciotécnico autorizado

4Caras demedición

Bordes presentan rebabas por impacto

SIRetire las rebabas

usando piedra Arkansas

5Caras deMedición

Cara con aspecto opaco yplenitud mayor que 1 um

SIEnviar a servicio

técnico autorizadopara lapidación

6Caras deMedición

Paralelismo fuera deespecificación

SIEnviar a servicio

técnico autorizado

7 HusilloPaso de la rosca con error

superior a 2 umSI

Enviar a serviciotécnico autorizado

8 Husillo Rosca dañada por partículasabrasivas, polvo o suciedad

NO Sustituir elmicrómetro

9 Arco Arco deformado por usoinadecuado o accidente

NOSustituir elmicrómetro

10 Arco yHusillo

Huelga excesiva entre el husillo yel agujero guía

NOSustituir elmicrómetro

11Tuerca del

Husillo

Accionando la tuerca de ajusteocasiona huelga en una parte y

trabamiento en otraNO

Sustituir elmicrómetro



12Tambor

graduadoLectura perjudicada por daños en

el tambor o cilindroNO

Sustituir el tambor oel cilindro por pieza

nueva.

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