INTRODUCCIÓN:En los días del Rey Enrique I de Inglaterra (1100 a 1135), una yarda era igual a la distancia que había entre la

punta de la nariz del Rey y su pulgar con el brazo extendido. ¿Qué exactitud tenían las mediciones de sus súbditos?. Es de suponer que la única forma de averiguarlo era mediante una audiencia con el monarca.

La industria de nuestro país se encuentra buscando soluciones a los problemas derivados del clima de competencia que a surgido en los últimos años debido a la interdependencia económica de los países reflejada en la fusión de los mercados.

Parte de la solución para elevar la competitividad de las empresas, es adecuar a normas internacionales sus propios productos y servicios, de manera que sea confiable tanto en el ámbito nacional como internacional.

México tiene una basta cultura metrológica, patentizada desde que los colonizadores españoles manifestaban con admiración que en la plaza de Tlatelolco de la gran Tenochtitlan “todo se hacía por cuenta y medida”.

La historia de la Metrología en nuestro país refleja las diversas etapas de su desarrollo porque, en general, la historia de la metrología es también la historia de los pueblos del mundo.

DEFINICIÓNMetrología: Es la ciencia de la medición. La metrología incluye todos los aspectos teóricos y prácticos relacionados con

las mediciones; cualquiera que sea su incertidumbre (parámetro de cualquier medición que caracteriza la dispersión de valores) y en cualquier campo de la ciencia y tecnología que ocurra.

IMPORTANCIA DE LA METROLOGÍAEl control de un producto es una de las bases fundamentales de la organización racional de los procesos de fabricación,

su aplicación es para el industrial una condición primordial y necesaria, y una garantía contra las reclamaciones de los clientes. Para el mercado es una protección contra los defectos y errores posibles. La calidad de un producto, su constancia y la buena reputación de una empresa o firma comercial, no pueden adquirirse más que por un control riguroso en todas las etapas del proceso de manufactura.

Agréguese a lo anterior los requerimientos del consumidor de contar con artículos variados, bonitos, duraderos y baratos de manera “casi inmediata” (después de ser anunciados en revistas de novedades o de investigación). Conduce a las empresas en la actualidad a abaratar costos de fabricación y poder ser competitivos; de esta forma encontramos que las prótesis dentales por citar un ejemplo, que implantan los dentistas en Europa se fabrican en China en muy corto tiempo (una semana) y a muy bajo costo pues el artesano que las elabora gana aproximadamente $200 USA por mes. De esta manera se consigue abaratar considerablemente el precio del implante.

Otro ejemplo de este tipo son los balones de fútbol con los que se jugó el mundial de Francia y es de suponer que en el mundial pasado (Alemania) sucedió algo parecido; los balones se cocieron en Pakistán a mano. Ahí se compraron por dos francos o su equivalente en marcos o Euros, pero en Europa, los precios se dispararon.

Cuando se trata de construir una pieza de tamaño y formas conocidas, es bien sabido que se tendrá que disponer de medios para medir su tamaño y comprobar su forma; tales medios son los sistemas de medida y los instrumentos de medición.

Como podrá observarse, la Metrología tiene mucha importancia no solo en el ramo industrial, por la aplicación de los principios y técnicas de medición aplicados en el control dimensional de los productos industriales, sino en todos los campos del saber humano.

La Metrología es la base para el desarrollo científico y tecnológico de cualquier civilización, cada descubrimiento de la ciencia proporciona una nueva forma de ver las cosas, por lo que el campo de la Metrología siempre esta en expansión.

El nivel de ciencia metrológica de un país, es la prueba más verídica de su desarrollo tecnológico.CLASIFICACIÓN DE LA METROLOGÍA

a) La Metrología de acuerdo a “su función” podemos clasificarla en:

• METROLOGÍA LEGAL: Tiene como función, la de establecer el cumplimiento de la legislación metrológica oficial como: conservación y empleo de los patrones internacionales, primarios y secundarios así como mantener laboratorios oficiales que conserven y actualicen la pertinencia de estos patrones.

• METROLOGÍA CIENTÍFICA: Es aquella que no está relacionada con los servicios de calibración que se hace en la industria y el comercio; su función radica en la búsqueda y materialización de patrones internacionales, para que éstos sean más fáciles de reproducir en el ámbito internacional, encontrar los patrones más adecuados para los descubrimientos que se hagan en el futuro, seguir analizando el sistema internacional de unidades, etc. Estas funciones las realizan todos los laboratorios autorizados.

• METROLOGÍA INDUSTRIAL: compete a los laboratorios autorizados, su función es dar servicio de medición, calibración de patrones de equipos en la industria y al comercio.

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b) La metrología se puede clasificar de acuerdo “al tipo y técnica” de medición empleados, teniendo de ésta maneraentre otras la siguiente:

a) Metrología geométrica.b) Metrología eléctrica.c) Metrología térmica.d) Metrología química.e) Metrología fotométrica.f) Metrología de presión.g) Metrología acústica.h) Metrología de tiempo y frecuencia.i) Entre otras.

c) Clasificación de la metrologia “por variables” Las cantidades o características que se miden (las cuales sirven como base de control) se denominan Variables.

Las variables se pueden clasificar de diferentes formas, aquí se enuncian dos clasificaciones básicas:c.1).- Clasificación por variables:

I. Variables térmicas: Se refieren a la condición o carácter de un material que depende de su energía térmica.I.1) TemperaturaI.2) Calor específicoI.3) Variables de energía térmica (Entalpía y entropía)I.4) Valor calorífico

II. Variables de radiación: Se refieren a la emisión, propagación y absorción de energía a través del especio o de algún material en la forma de ondas.

II.1) Radiación electromagnéticaII.2) Variables fotométricasII.3) Variables acústicas

III. Variables de fuerza: Una fuerza es cualquier causa física que tiende a modificar el movimiento de un cuerpo.

III.1) Fuerza totalIII.2) Momento o par de torsiónIII.3) La presión y el vacío

IV. Variables de velocidad: Estas variables están relacionadas con la velocidad a la que un cuerpo se mueve hacia o en dirección opuesta a un punto fijo. El tiempo siempre es uno de los componentes de las variables de velocidad.

IV.1) El flujoIV.2) La rapidezIV.3) La aceleración

V. Variables de cantidad: Estas variables se refieren a la cantidad total de material que existe dentro de ciertos límites específicos:

V.1) La masaV.2) El pesoVI. Variables de tiempoV.1) Tiempo transcurridoV.2) Frecuencia

VII. Variables geométricas: Se refieren a la posición o dimensión de un cuerpoVII.1) La posición; ubicación de un cuerpo con respecto a un sistema de coordinas fijo.VII.2) La dimensión: distancia entre dos puntos fijosVII.3) El contorno o forma: el la localización relativa de un grupo de puntos representativos de la superficie que se mide.VII.4) El nivel (líquido o sólido) Es la altura o distancia de la superficie de un material con respecto a un nivel de referencia base.

VIII. Variables de propiedades físicas: Se refieren a propiedades físicas de substancias con excepción de aquellas que etan relacionadas con la masa o la composición química.

VIII.1) Densidad y peso específicoVIII.2) La humedadVIII.3) El contenido de humedad

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c.2) Clasificación por señales de mediciónEl uso de se las señales de medición permite la medición de todas las diferentes variables mediante una combinación de transductores primarios especializados, junto con un pequeño número de sistemas de respuesta asociados con un pequeño número de señales de medición.

1) Movimiento: todas las manifestaciones del valor de la variable medida estan basadas en alguna forma de movimiento, el movimiento también es una forma común de entrada a los transductores, controladores computadores y otros sistemas de respuesta a la medición.

1.1) El movimiento mecánico de un indicador, plumilla de registro o de otro elemento sólido es la forma más usual del efecto que se mide. El movimiento mecánico, ya sea lineal o angular, es igualmente común como efecto de entrada a otros sistemas de respuesta.

1.2) El desplazamiento de líquidos se utiliza como manifestación en los termómetros con vástago de vidrio, los manómetros con tubo de vidrio y otros similares, también se emplea como señal de transmisión en los sistemas de termómetros llenos de líquidos y de tubo metálico y en algunos otros sistemas.

1.3) El movimiento de una luz o de un haz de electrones se emplea como manifestación en los osciloscopios, oscilógrafos, galvanómetros de haz de luz y otros semejantes.

2) Fuerza: Este es un tipo común de señal utilizada en la conversión, transmisión y utilización de las mediciones.2.1) La fuerza mecánica total se usa con frecuencia como entrada de control, como elemento de conversión en los dispositivos de fuerzas balanceadas y para la transmisión de señales a distancia medidas en pulgadas. Fácilmente se le puede derivar y convertir en movimiento, o en presión diferencial o estática.2.2) La presión (Fuerza por unidad de área) En los fluidos es una señal de medición que se utiliza comúnmente para la transmisión de la medición. Se utiliza tanto la presión estática como la diferencial, con valores que varían desde presiones diferenciales de pulgadas de agua, las cuales se desarrollan mediante una placa de orificio, hasta presiones de 1000 psi (lb/in2 ) o menos comúnmente de 3 a 27 psi. Se aceptan como el estándar para la transmisión neumática de las señales de medición y control.3) Señales eléctricas: Se dispone de transductores para transformar prácticamente todas las variables a las señales de medición eléctricas correspondientes. Particularmente las variables de radiación, de composición química y por supuesto las variables eléctricas producen un señal de medición eléctrica.3.1) Señales de voltaje o de Corriente3.2) Señales de relación voltaje y corriente.4) Señales de medición de tiempo modulado: para la transmisión de mediciones particularmente a grandes distancias se utiliza un cierto número de señales de tiempo modulado del tipo “Abierto- Cerrado”4.1) Señales de duración de un pulso; Generalmente operan con la duración de un ciclo constante que varia de 1 a 15 segundos. En donde la relación entre el tiempo en que el circuito se encuentra abierto y el tiempo en el que circuito se encuentra cerrado durante el ciclo, representa el valor de la variable.4.2) Señales de frecuencia; En que la variación de la frecuencia representa el cambio de valor de la variable que se mide, se emplean con frecuencia para la transmisión de la medición particularmente sobre circuitos portadores y circuitos radiotransmisores. La velocidad rotacional a veces se transforma a frecuencia como señal de medición sin que tenga importancia la distancia de transmisión.4.3) Modulación de pulsos; La señal de medición puede ser simplemente la cuenta del número de pulsos de cierto intervalo de tiempo, o puede ser una señal binaria totalmente codificada o decimal binaria. Los pulsos clave se emplean frecuentemente en las computadoras digitales y en otros equipos semejantes.

FUNCIONES BASICAS DE UN INSTRUMENTO O SISTEMA DE INSTRUMENTOSUn poquito de instrumentación y control.

Los instrumentos son herramientas indispensables que sirven para conseguir y conservar la calidad con que se identifica el producto que se esta manufacturando. Se utilizan para controlar las variables de un sistema o proceso en forma tan exacta como se necesite para satisfacer las especificaciones del producto en lo que respecta a composición química, forma color o acabado.El instrumento o sistema puede ser:

a) Mecánicob) Neumáticoc) Hidráulicod) Eléctricoe) Electromecánicosf) O una combinación de dos o más de estas formas.

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Cada instrumento o sistema de instrumentos tiene tres funciones básicas que son:1) Detector2) Dispositivo intermedio o de transferencia3) Dispositivo final

El uso de instrumentos en la industria.

Las tres funciones básicas del instrumento o sistema de instrumentos

El dispositivo de entrada debe captar la señal y transferirla a un sistema de salida. El tipo de instrumento o sistema depende de las variables que se van a controlar o medir y de la rapidez y precisión con que se debe efectuar la medición o el controlTanto la exactitud como la seguridad de un instrumento dependen de su construcción y de la manera en que se conserve su calibración. Un instrumento mal calibrado produce un riesgo en la medición y no sirve al utilizarlo para medir. Para que un instrumento industrial pueda ser útil para usarlo en un proceso es necesario calibrarlo de acuerdo a normas ya establecidas.

Objetivo del sistema de medición

Entrada Salida

Valor verdadero Valor medido deDe la variable la variable observador

El sistema de medición consta de varios elementos o bloques. Es posible identificar cuatro tipos de elementos; aunque en un sistema particular puede faltar un tipo de elemento, o bien ocurrir más de una vez.

La figura siguiente presenta los cuatro tipos de elementos con una definición breve.

Entrada salida

Estructura general de un sistema de medición

Elemento sensor : Esta en contacto con el proceso y genera una salida, la cual depende de alguna manera de la variable por medir, son ejemplos el termopar, donde la f.e.m. en milivolts depende de la temperatura; el calibrador de deformación, donde la resistencia depende de la distorsión mecánica; la placa con orificio, donde la disminución de presión depende de la tasa de flujo. Si hay más de un elemento sensor en un sistema, al elemento en contacto con el proceso se le denomina sensor primario; a los otros se les conoce como sensores secundarios.Elemento acondicionador de señales. Toma la salida del elemento sensor y la convierte en una forma más adecuada para un procesamiento adicional, por lo general en una señal de frecuencia, de corriente directa o de voltaje de c.d. son ejemplos: un amplificador que transforma milivolts en volts; un oscilador el cual convierte un cambio de impedancia en un voltaje de frecuencia variable.Elemento procesador de señales. Toma de salida del elemento acondicionador y la convierte a una forma más adecuada para la presentación. Son ejemplos: El convertidor de analógico a digital, que transforma un voltaje en una forma digital para entrada en una computadora; una microcomputadora, que calcula el valor medido de la variable a partir de los datos digitales de entrada; etc.Elemento presentador de datos. Presenta el valor medido en una forma que el observador puede reconocer fácilmente. Son ejemplos: un simple indicador de carátula con escal y manecilla; un graficador; Un despliegue alfanumérico, y una unidad de exhibición de imagen.El término Transductor, se utiliza comúnmente en medición e instrumentación. Es un paquete manufacturado que produce un voltaje de salida (en general) correspondiente a una variable de entrada como presión o aceleración. Por tanto, un transductor de este tipo puede incorporar tanto elementos sensores como acondicionadores de señales.

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Detector Dispositivo intermedio

Dispositivo final

Proceso, maquina o sistema que se mide

Sistema de medición

Elemento sensor

Elemento acondicionador de señales

Elemento procesador de señales

Elemento presentador de datos

TÉRMINOS FUNDAMENTALES DE METROLOGÍA

Algunos de los términos utilizados en la descripción de los instrumentos de medición y sus características, en ocasiones causan dudas sobre su interpretación o significado, por lo que se explicarán algunos de los términos más usados en los que pueden causar duda.

Para explicar éstos términos se han separado en tres secciones, clasificándolos según sus características, las cuales son:

A. GlosarioB. Características de los instrumentos de medición.C. Variables estadísticas.

GLOSARIO

Enseguida se presentan los términos generales más comunes dentro del lenguaje metrológico.

Calibración: Es el conjunto de operaciones que tienen por finalidad, determinar los errores de un instrumento de medición y en caso necesario otras características metrológicas.

Dimensión: Es la expresión numérica en unidades de medida con que se expresan las características geométricas de un cuerpo; tales como longitudes, curvaturas y ángulos, con los cuales conocemos su forma y tamaño.

Dimensión de una magnitud: número o valor representativo de una medida o magnitud.

Escala: conjunto ordenado de trazos (líneas o signos grabados y correspondientes a valores determinados de una magnitud a medir) con una cifra asociada, formando parte de un dispositivo indicador.

La escala tendrá diferentes características dependientes de la magnitud a medir y del diseño de instrumentos de medición.

Exactitud de medición: Proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y el valor (convencionalmente) verdadero de la magnitud medida.

Magnitud: Atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que se puede distinguir y determinar cualitativa y cuantitativamente. De manera amplificada se puede comentar sobre:

Magnitudes: Cuando distintos observadores cuentan los cambios que experimentan algunos objetos o sus propiedades, es frecuente comprobar que algunas de ellas no son interpretadas (propiedades) o relatados (cambios) de la misma forma por todos ellos. Son resultados subjetivos, dependen del observador.

Ej. La dificultad de un problema.

Si una propiedad, la dificultad, no se puede medir, no es una magnitud.

Y si la observación de un fenómeno, no da lugar a una información cuantitativa, dicha información será incompleta.

Así pues, llamaremos magnitudes, a las propiedades físicas que se pueden medir.

Es por lo tanto necesario saber relacionar los resultados de estas mediciones, así como operar con ellos. Las matemáticas son parte del lenguaje que necesitamos para comprender los fenómenos físicos.

Magnitud base: Es la magnitud que no depende de otras magnitudes.

Magnitud derivada: Es una magnitud que depende o está en función de las magnitudes base.Medición: Conjunto de operaciones experimentales que tienen por objeto determinar el valor de una magnitud.

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Medir:

Es comparar una magnitud con otra, tomada de manera arbitraria como referencia, denominada patrón y expresar cuántas veces la contiene.

Al resultado de medir lo llamamos Medida.

Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema que observamos. Por otro lado , no hemos de perder de vista que las medidas se realizan con algún tipo de error, debido a imperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor - errores experimentales - ; por eso , se ha de realizar la medida de forma que la alteración producida sea mucho menor que el error experimental que se pueda cometer .

Las medidas que se hacen a las magnitudes macroscópicas o a las magnitudes microscópicas requieren técnicas totalmente diferentes.

Método de medición: El conjunto de operaciones teóricas y prácticas involucradas en la realización de las mediciones de acuerdo con un principio establecido.

Proceso de medición: Toda la información, equipo y operaciones relativos a una medición determinada. Involucra lo relativo a la ejecución y a la calidad de medición. Comprende: principios, métodos, procedimiento, valores de las magnitudes de influencia, patrones de medición y cálculos.

Resultados de la medición (indicación): Valor de una magnitud o medida obtenida por medición.

Al usar este término debe aclararse si se trata de la indicación o el valor suministrado por nuestro instrumento de medición para la magnitud medida.

Unidad de medida: Magnitud específica, adoptada por convención, utilizada para expresar cuantitativamente magnitudes que tengan la misma dimensión. El metro es la unidad de medida para las longitudes.

Unidad (de medida) de base o fundamental: Unidad de medida de una magnitud de base en un sistema de magnitudes determinado.

Múltiplo de unidad (de medida): Unidad de medida mayor formada a partir de una unidad dada, de acuerdo a un escalonamiento convencional. Ejemplo metro- kilómetro.

Submúltiplo de una unidad (de medida): Unidad de medida menor formada a partir de una unidad dada, de acuerdo a un escalonamiento convencional. Metro- milímetro.

Valor (de una magnitud): Expresión de una magnitud que se forma de un número y una unidad de medida apropiada. Ejemplo: 16m; 40kg; 35N.

Símbolo de una unidad (de medida): Signo convencional que designa una unidad de medida. Ejemplo; m es el símbolo del metro.

Aparato de medición: Dispositivo destinado a realizar una medición, sólo o en conjunto con otros equipos.

Medida materializada: Dispositivo diseñado a reproducir o proporcionar, de manera permanente durante su uso o aplicación, uno o más valores conocidos de una magnitud dada. Ejemplo: una pesa, una resistencia patrón, etc.

Transductor de medición: Dispositivo de medición que establece correspondencia entre una magnitud de entrada y una de salida, conforme a una relación determinada. Ejemplo: termopar y convertidor electroneumático.

Patrón: Medida materializada, aparato de medición o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir uno o varios valores conocidos de una magnitud para transmitirlos por comparación a otros instrumentos de medición. Ejemplo: patrón de masa de 1kg.

Patrón Internacional: Patrón reconocido por acuerdo internacional para servir de base internacional en la fijación de los valores de todos los otros patrones de la magnitud concerniente.

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Legibilidad: indica la facilidad con que se puede leer la escala de un instrumento; por ejemplo, un instrumento que tenga una escala de 10cm tendrá mayor legibilidad que otro de 5cm con el mismo intervalo.

Descriminación: Se utiliza para indicar la menor diferencia que se puede detectar entre dos indicaciones en la escala del instrumento. Por ejemplo la descriminación de una regla graduada en cm es de ½ cm.

Discrepancia: se emplea para señalar la diferencia entre dos resultados; por ejemplo. Si dos personas obtienen resultados diferentes para la misma cantidad se dice que existe discrepancia entre ambos resultados.

Variable: indica cualquier magnitud física que pueda sufrir cambios. Si se controlan estos cambios se tiene una variable independiente. La cantidad física cambia en respuesta a la variación de una o más variables, se tiene una variable dependiente.

CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Algunos de los términos utilizados para describir las características de los instrumentos de medición son igualmente apreciables a un dispositivo de medición, un trasductor de medición o un sistema de medición y por analogía también pueden ser aplicados a una medida materializada o un material de referencia.

Mensurando: Es la magnitud aplicada a un instrumento de medición.

Alcance de Medición: conjunto de valores de mensurandos para los cuales el error de un instrumento de medición está supuestamente comprendido dentro de ciertos parámetros.

Alcance nominal: Intervalo de la escala obtenida por una posición dada de los controles de un instrumento de medición.

El alcance nominal es normalmente expresado en términos de sus límites inferior y superior, por ejemplo: 100 a 200º C.

Cuando el límite inferior es cero, el alcance nominal comúnmente es expresado sólo por el límite superior. Por ejemplo un alcance nominal de 0 a 100V es expresado como 100V.

Características de respuesta: Relación entre una señal de entrada y la respuesta correspondiente, dentro de condiciones definidas.

La relación puede ser expresada en la forma de una ecuación matemática, una tabla numérica o de una gráfica.

Cuando una señal de entrada varía en función del tiempo, la forma de la característica de respuesta es la función de transferencia (la transformada de Laplace de la señal de salida dividida entre la transformada de Laplace de la señal de entrada). Ejemplo: la fuerza electromotriz de un termopar en función de la temperatura.

Condiciones asignadas de medición: condiciones de utilización de un instrumento para las cuales las características metrológicas de un instrumento de medición están supuestamente comprendidas dentro de ciertos límites.

Condiciones de referencia: condiciones de uso prescrito para los ensayos de funcionamiento de un instrumento de medición o para la intercomparación de resultados de medición.

Las condiciones de referencia generalmente incluyen valores de referencia para las magnitudes de influencia que afectan al instrumento de medición.

Condiciones límite: Condiciones extremas que un instrumento de medición puede soportar sin daño y sin degradación de sus características metrológicas cuando es subsecuentemente operado bajo las condiciones asignadas de funcionamiento.

Las condiciones límites para almacenamiento, transporte y operación pueden ser diferentes.

Las condiciones límites pueden incluir valores límites del mensurando y de las magnitudes de influencia.

Constante de un instrumento: Coeficiente por el cual se debe multiplicar la indicación directa de un instrumento de medición para obtener el valor indicado del mensurando o de una magnitud que se utilice para calcular el valor del mensurando.

Los instrumentos de medición de varios alcances con un solo indicador tienen diversas constantes que corresponden por ejemplo, a diferentes posiciones de un mecanismo selector.

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Cuando la constante de un instrumento es el número uno, generalmente no es mostrado en el instrumento.

Deriva: variación lenta de una característica metrológica de un instrumento de medición.

Discreción: Amplitud de un instrumento de medición para no alterar el valor mensurando. Ejemplos:a) Una balanza es un instrumento discreto para la medida de la masa.b) Un termómetro de resistencia que calienta el medio cuya temperatura va a medir no es discreto.

Estabilidad: Amplitud de un instrumento de medición para mantener constante en el tiempo sus características metrológicas.

En caso de que la estabilidad se considere en función de otra magnitud diferente el tiempo, ésta debe ser mencionada claramente.

La estabilidad puede ser cuantificada en varias formas, por ejemplo: Por el tiempo en el cual cambia una característica metrológica por una cantidad dada o… El cambio de una característica en un tiempo determinado.

Estabilidad: Es la señal de entrada a un sistema de medición.

Instrumento de medición: Dispositivo que permite efectuar las mediciones. Podemos decir que es una serie de elementos interrelacionados que constituye la trayectoria de la señal medida, que se indica con un sensor y que termina en un indicador. Éste último dará el resultado de la medición o de un valor relacionado, a través de una escala u otro indicador neumático o electrónico.

Intervalo de medición: Módulo de la diferencia entre los dos límites de un alcance nominal.

En algunos campos del conocimiento, la diferencia entre el valor más grande y el más pequeño es llamada la amplitud.

Ejemplo: para un alcance nominal de –10 V a +10 V, el intervalo es de 20 V.

Respuesta: Es la señal de salida de un sistema de medición.

Sensibilidad de un instrumento de medición: Es el grado con el cual un instrumento puede detectar la variación de la cantidad que se va a medir. Es lo mismo que la resolución del instrumento.

La sensibilidad puede depender del valor del estímulo.

Tiempo de respuesta: Intervalo de tiempo que comprende el instante en el cual una señal de entrada es sometida a un cambio brusco especificado y el instante en el cual la señal de salida alcanza dentro de los límites especificados un valor en régimen estable y sostenido.

Valor nominal: Valor redondeado o aproximado de una característica de un instrumento de medición que proporciona una guía para su uso.

a) El valor de 100 marcado en una resistencia patrón;b) El valor de 1L marcado en un matraz volumétrico de una sola marca;c) El valor 0,1 mol/L de la concentración de cantidad de sustancia de una solución de ácido clorhídrico;d) El valor 25º C del punto de ajuste de un baño controlado termostáticamente.

Histéresis: Se usa cuando existe una diferencia en las lecturas de un instrumento, dependiendo el valor de la magnitud del sentido en que se lleve a cabo el proceso de medición, la histéresis puede ser el resultado de fricción mecánica, efectos térmicos, de deformación elástica, etc.

VARIABLES ESTADÍSTICAS

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Dentro de los términos metrológicos se manejan términos para explicar los valores o resultados de cada una de las mediciones, ayudando así a explicar una serie de elementos u operaciones que se hagan al hacer la medición o al transformarla a una medida real (tomada a escala).

Exactitud: Se utiliza para señalar la proximidad del valor real. La exactitud de un instrumento indica la desviación de la lectura respecto a una entrada conocida. Mientras más pequeña sea esta desviación mayor será la exactitud.

Clase de exactitud: clase de instrumentos que satisfacen ciertos requisitos metrológicos destinados a mantener los errores dentro de límites especificados.

Error absoluto de la medición: Resultado de una medición menos el valor (convencionalmente) verdadero de la magnitud medida.

El término se aplica igualmente para: La indicación. El resultado bruto. El resultado corregido.

Exactitud de instrumentos de medición: Es la raíz cuadrada promedio del valor del error que se presenta al comparar las mediciones realizadas con un método y otro método de referencia. Es decir, la aptitud de un instrumento de medición para dar respuestas próximas al valor verdadero.

Incertidumbre de medición: Estimación que caracteriza el intervalo de valores dentro de los cuales se encuentra el valor verdadero de la medida.

La incertidumbre de medición comprende en general, muchos componentes. Algunos de estos pueden ser estimados sobre la base de la distribución estadística de los resultados de series de medición y pueden estar caracterizados por desviaciones estándares experimentales. La estimación de otros componentes puede estar basada solamente en la experiencia u otra información.

Repetibilidad de mediciones: Es la desviación estándar esperada de las mediciones obtenidas en pruebas repetidas. Es decir, la proximidad de concordancia entre resultados de mediciones sucesivas de la misma magnitud, efectuadas con el total de las siguientes condiciones:

Con el mismo método. Por el mismo observador. Con los mismos instrumentos de medición. En el mismo lugar. A intervalos cortos de tiempo.

Reproducibilidad de resultados: Es la desviación estándar del error incluido en una medición sencilla, relacionada a una medida de referencia. Es decir, la proximidad de concordancia entre los resultados de las mediciones de la misma magnitud cuando cada una se efectúa:

Según diferentes métodos de medición. Por diferencia de observadores. Con diferentes instrumentos de medición. En lugares distintos y condiciones de uso diferentes. A intervalos de tiempo prolongados en relación con la duración de una sola medida.

Resolución de un dispositivo: Es el incremento más pequeño que puede ser medido con un instrumento en particular, debido a su diseño. Es decir, la diferencia más pequeña entre las indicaciones de un dispositivo indicador que puede ser distinguido significativamente.

Resultado bruto: Aquél que no ha sido modificado con correcciones por errores sistemáticos de medición.

Resultado corregido: al que se le han efectuado correcciones necesarias por errores sistemáticos y se acompaña generalmente por la incertidumbre de la medición.

PATRONES DE MEDICIÓN

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Los patrones están destinados a materializar las unidades y deben tener una exactitud suficiente que les permita servir de modelo oficial para utilizarse como referencia.

Al patrón de medir se le puede considerar también como Unidad de medida.

Debe cumplir estas condiciones:

1. Ser inalterable, esto es, no ha de cambiar con el tiempo ni en función de quién realice la medida .

2. Ser universal, es decir utilizado por todos los países .

3. Ha de ser fácilmente reproducible.

Ejemplos: Patrón de masa de un kilogramo. Resistencia patrón de 100W. Amperímetro patrón. Patrón de frecuencia de cesio. Termómetro patrón de resistencia de platino.

TIPO DE PATRONES

PATRÓN INTERNACIONAL. Patrón reconocido por acuerdo internacional para utilizarse internacionalmente como base para asignar valores a otros patrones de la magnitud concerniente.

PATRÓN NACIONAL. Patrón reconocido por decisión nacional en un país que sirve de base para asignar valores a otros patrones de la magnitud concerniente.

PATRÓN PRIMARIO. Patrón que es designado o reconocido ampliamente como patrón que tiene las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor es aceptado sin referencia a otros patrones de la misma magnitud. NOTA. El concepto de patrón primario es igualmente aceptado para magnitudes de base o magnitudes derivadas.

PATRÓN SECUNDARIO. Patrón cuyo valor es establecido por comparación con un patrón primario de la misma magnitud.

PATRÓN DE REFERENCIA. Patrón de la más alta calidad metrológica disponible en un lugar u organización dado del cual se derivan las mediciones realizadas en dicho lugar.

PATRÓN DE TRABAJO. Patrón que es usado rutinariamente para calibrar o controlar las medidas materializadas, instrumentos de medición o los materiales de referencia. Este patrón también es llamado patrón de control.

PATRÓN DE TRANSFERENCIA. Patrón utilizado como intermediario para comparar patrones.

PATRÓN VIAJERO. Patrón algunas veces de construcción especial destinado a ser transportado a distintos lugares.

TRAZABILIDADPropiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón por la cual pueda ser relacionado a referencias

determinadas, generalmente patrones nacionales e internacionales por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones (cadena de trazabilidad) teniendo todas las incertidumbres determinadas.

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CALIBRACIÓN (versión aplificada)Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, las relaciones entre los valores de una magnitud

indicados por un instrumento o sistema de medición, o los valores representados por una medida materializada y los valores correspondientes de la magnitud, realizados por patrones. La calibración permite también determinar otras propiedades metrológicas como son los efectos de las magnitudes de influencia. El resultado de una calibración es consignado en un certificado de calibración o en un informe de calibración.

Cuestionario Nº 1

1. De manera breve pero precisa determina la importancia de la metrología en el campo industrial.

2. ¿De qué otras formas se puede clasificar la Metrología aparte de por su función?

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3. Describa con sus propias palabras el concepto de dimensión.

4. Describa con sus propias palabras el concepto de magnitud.

5. Mediante imágenes ilustra el concepto de proceso de medición describiendo la función de cada una de sus partes.

6. ¿Qué debe usted entender por mensurando?

7. ¿Qué entiende por alcance de medición?

8. Describa con sus propias palabras el concepto de patrón.

9. ¿Cómo se clasifican los patrones?

10. Ilustra mediante un esquema el concepto de trazabilidad.

SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDAS

En el campo de la medición, como ya hemos mencionado existen muchas variantes, para las cuales se han establecido unidades de medida, reconocidas internacionalmente, por ejemplo para conocer la longitud la unidad puede ser el metro o la pulgada, para medir temperaturas se utilizan como unidades comunes los grados centígrados o los grados Fahrenheit, para saber el ángulo de una pieza, se utilizan como unidades los grados sexagesimales, etc. Las magnitudes por conocer pueden ser grandes o pequeñas para lo cual se utilizan múltiplos y submúltiplos de esas unidades y a la vez variantes de mediciones de masa y tiempo. Teniendo por lo tanto que a un conjunto tal de unidades se le da el nombre de sistema de unidades.

Para un sistema dado de magnitudes es el conjunto de las unidades de base y de las unidades derivadas, que se definen con reglas determinadas.

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a) Sistema Internacional (S. I.) de unidades.b) Sistema Cegesimal (CGS).c) Sistema Inglés.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

A continuación se definen las siete unidades fundamentales que componen el S. I., las unidades restantes se derivan de éstas y los múltiplos y submúltiplos se expresan en sistema decimal.

1. El metro (m) se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en un lapso de 1/299 792 458 de segundo (17ª Conferencia General de Pesas y Medidas de 1983).

1m = _______1________

299 792 458

Velocidad de la luz = 299 792 458 m/s

2. El kilogramo (Kg) se define como la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo (1ª y 3ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1889 y 1901).

3. El segundo (s) se define como la duración de 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de cesio 133 (13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1967).

4. El ampere (A) se define como la intensidad de una corriente constante, que mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, colocados a un metro de distancia entre sí en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2x10-7 newton por metro de longitud (9ª Conferencia General de Pesas y Medidas).

5. El kelvin (k) se define como la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1967).

6. El mol (mol) se define como la cantidad de materia que contiene tantas unidades elementales como átomos existen en 0,012 kilogramos de carbono 12 (12C) (14ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1971).

7. La candela (cd) se define como la intensidad luminosa, en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x 1012 Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/683 watt por esterradian (16ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1979).

Puesto que la medición y la verificación de las piezas se limita fundamentalmente a la comprobación de la forma y dimensiones de sólidos geométricos, sus operaciones se reducen a la comprobación de longitudes, ángulos y también a la comprobación del estado superficial, a estas hay que añadir la medición de temperaturas, para tener en cuenta los efectos de la dilatación sobre las medidas de longitud.

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EL SISTEMA INGLÉS Y SUS UNIDADES

Este sistema lo utilizan los países anglosajones, teniendo un sistema de unidades basado en un patrón que es la Yarda y sus múltiplos y submúltiplo, no decimales. Esto es por la gran importancia de tales países en la construcción mecánica, aunque a últimas fechas tales países usan ya equivalencias en el Sistema Internacional (S. I.); es frecuente utilizar en los talleres y laboratorios los submúltiplos de la Yarda.

Es indispensable para el metrólogo (en especial el mecánico) conocer perfectamente y acostumbrarse al manejo de las medidas del sistema Inglés que con mayor frecuencia se utilizan en los talleres por la influencia norteamericana en el ramo industrial.

UNIDADES DEL SISTEMA INGLÉS

LA MILLA = 1760 YARDAS = 5280 PIES = 63 360 PULGADASLA YARDA (unidad fundamental) = 3 pies = 36 pulgadasUN PIE = 12 pulgadasUNA PULGADA = utilizada como unidad en la construcción mecánica.

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La aplicación de la pulgada en las mediciones, así como la de sus unidades derivadas, requiere el conocimiento de sus múltiplos y divisores que por no ser decimales dan lugar a números fraccionarios, que reciben el nombre de fracciones de pulgada, a las que es necesario familiarizarse intentando hacerlo de una manera racional como se ejemplifica enseguida.

De la misma manera que en las unidades del sistema métrico decimal, cada unidad de medida lineal se divide siempre en 10 partes, por ejemplo del kilómetro al hectómetro, del hectómetro al decámetro y de éste al metro, así se va dividiendo siempre entre 10 para llegar a la siguiente unidad. En la pulgada para hallar sus fracciones, se divide siempre entre dos. Ejemplo:

Una pulgada/ dos = Media pulgada Media pulgada/ dos = Cuartos de pulgada Cuarto de pulgada/ dos = Octavo de pulgada Octavo de pulgada/ dos = Dieciseisavos de pulgada

Estas fracciones de pulgada son las que se graban en los instrumentos de medida, pero como se hace necesario obtener medidas más pequeñas, a dichos instrumentos se les adapta otra reglilla llamada Nonio, que sirve para seguir dividiendo la fracción más pequeña de la regla (el dieciseisavo), siguiendo la misma mecánica anotada anteriormente, que es dividir entre dos para obtener la siguiente fracción, o sea:

Dieciseisavo/ 2 = Treinta y dos avos Treinta y dos avo /2 = Sesenta y cuatro avos. Sesenta y cuatro avos/2 = Ciento veintiocho avos.

Aquí suele terminar las medidas de taller en el sistema fraccionario, o sea 1/128 de pulgada.

Realizar ejemplos gráficos de las fracciones de pulgada.Insertar ejercicios propuestos.

EQUIVALENCIAS DEL SISTEMA INGLÉS AL MÉTRICO Y VICEVERSAMILLAS = 1 609mYARDA = 0,9114mPIE = 0,3048mPULGADA = 0,0254m = 2,54cm = 25,4cmUn kilómetro = 39 370 pulgadasUn metro = 39,370 pulgadasUn decímetro = 3,9370 pulgadasUn centímetro = 0,3937 pulgadasUn milímetro = 0,03937 pulgadasUna libra = 0,453 gr3,785 lt = 1 GalónRECOMENDACIÓNLlevar a cabo conversiones del sistema métrico al inglés y viceversa.

CONVERSIÓN DE PULGADAS A MILÍMETROSEn éste caso hay variación ya que puede expresarse en dos formas, en decimales, tomando como base el hecho de que la

pulgada vale 1 000, que sirve para poder expresar magnitudes más pequeñas que la pulgada. También algunos instrumentos de medida vienen graduados en milésimas de pulgada.

Entonces las fracciones de la pulgada para expresarlas en milésimas bastará con dividir el numerador entre el denominador, quedando como sigue:

Una pulgada = 1 ÷ 1 = 1,000”½” = 1 ÷ 2 = 0,500”¼” = 1 ÷ 4 = 0,250”1/8” = 1 ÷ 8 = 0,125”1/16” = 1 ÷ 16 = 0,0625”1/32” = 1 ÷ 32 = 0,03125”1/64” = 1 ÷ 64 = 0,015625”1/128” = 1 ÷ 128 = 0,0078125”

Entonces la conversión de mm a pulgadas se hace dividiendo los mm entre 25,4 y el resultado queda en milésimas de pulgada. Por ejemplo:

1

Convertir 19,5mm a pulgadas19,5 ÷ 25,4 = 0,767”

OTRA FORMA DE CONVERSIÓN DE mm a pulgadas, sería para tratar de convertirlos a fracciones, siendo esto posible sólo si se admite un pequeño error.

Tomemos de ejemplo el anterior con un error menor de 1/128” realizamos entonces la siguiente operación:19,5 X (19,5) · (128)_______ = ___________ de donde X = __________________ = 98,2625,4 128 25,4

Por lo tanto, la equivalencia que buscamos será:98,26 98 0,26________ = _______ + ________

128 128 128

Pudiéndose despreciar ésta última fracción, por ser tan pequeña, ya que se admitía un error menor de 1/128”.

En base a esto se obtienen los siguientes factores de conversión:Multiplicados por

mm 5,04 Nº de 128 avosmm 2,52 Nº de 64 avosmm 1,26 Nº de 32 avosmm 0,63 Nº de 16 avosNº de 128 avos 0,2 mmNº de 64 avos 0,4 mmNº de 32 avos 0,8 mmNº de 16 avos 1,59 mm Recomendación:Reemplazar conversiones usando estos factores

CUESTIONARIO Nº 2

1. ¿A qué se le denomina Sistema de unidades?

2. ¿Qué entiendes por S.I.?

1

3. ¿Cómo está conformado el S.I.?

4. Usando tus propias palabras enuncia la definición de metro.

5. Enuncia la definición de la unidad de temperatura absoluta.

6. ¿Cuál es la unidad de longitud usada en el Sistema Inglés?

7. ¿Cuál es la unidad usada para designar las tolerancias en el sistema métrico?

8. Enuncia algunos prefijos usados en la designación de múltiplos y submúltiplos en el sistema decimal.

9. Ilustre mediante una escala la graduación del sistema inglés para una pulgada (1”)

10. Usando los factores adecuados de conversión transforme

a) 25/128” a _______________ mmb) 3/32 a_______________ mmc) 7 mm a_______________ /128”d) 1 mm a_______________ /16”

ERRORES EN LA MEDICIÓN

FACTORES QUE AFECTAN UNA MEDICIÓNLos instrumentos de medición también han evolucionado y desde los calibradores y micrómetros se ha llegado hasta los

instrumentos electrónicos y neumáticos que son más exactos, con los que se ha buscado mejorar la exactitud y la seguridad de su funcionamiento; pero por otra parte, también hay que considerar que la complejidad es una fuente de errores suplementarios.

El uso de trasmisiones electrónicas y microprocesadores, computadoras asociadas con sensores, etc.; llevan al metrólogo a considerar no sólo los instrumentos de medición si no sistemas de medición, cuyas características metrológicas son diferentes a las tradicionales, llevando a campos totalmente nuevos.

Cuando se hacen mediciones y se repite una de ellas, aunque la pieza, el aparato de medición e incluso el operador sean los mismos se comprueba la existencia de pequeñas variaciones de lectura, que al mismo tiempo dan lugar a errores variables, si las mediciones las hacen diferentes personas con diferentes instrumentos o métodos o en diferentes ambientes, entonces las variaciones en las lecturas son mayores. Ésta variación puede ser relativamente grande o pequeña, pero siempre va a existir.

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Hablando estrictamente, es imposible hacer una medición absolutamente exacta, por lo tanto, siempre tendrá que tratar con errores al hacer las mediciones. Los errores pueden ser despreciables o significativos, dependiendo, entre otras cosas, de la aplicación que se le dé a la medición.

Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones ambientales y otras causas.

Error = valor leído – dimensión real

Ejemplo: un barreno cuya dimensión real de diámetro es de 25mm, se ha medido 10 veces con las siguientes lecturas sucesivas:

1) 25,1 6) 25,22) 25,3 7) 24,83) 25 8) 25,24) 24,9 9) 24,85) 24,9 10) 25,1

Errores:25,1 – 25 = 0,1 25,2 – 25 = 0,225,3 – 25 = 0,3 24,8 – 25 = -0,225 – 25 = 0 25,2 – 25 = 0,224,9 – 25 = -0,1 24,8 – 25 = -0,224,9 – 25 = -0,1 25,1 – 25 = 0,1

Estos valores que presentan diferencia entre sí, se deben a diferentes factores que influyen durante las mediciones:

Estos factores son:- Lo complejo de la pieza y su calidad de acabado.- El tipo de instrumento que se utilice y su estado funcional.- La persona que realice la medición (experiencia, capacidad, estado de ánimo, etc.)- El lugar donde se realice la medición y el tiempo en que se realice.- Las condiciones ambientales.- Otras más.

ERRORES EN EL PROCESO DE MEDICIÓN

La medición es la base de toda clase de actividad científica, técnica y económica; desde un punto de vista general, se puede decir que es la asignación de símbolos numéricos a aspectos de objetos o eventos de acuerdo con una regla o norma; en sentido estricto, es la comparación de una cantidad o magnitud con la unidad de esa cantidad o magnitud.

Como se mencionó anteriormente, se puede decir que ningún proceso de medición puede estar libre de errores. Esto surge debido a la imperfección de nuestros sentidos, de nuestros medios de observación, de las teorías aplicadas, de los aparatos de medición, a variaciones del ambiente y a otras causas.

En la teoría clásica se denomina error absoluto a la diferencia entre el valor real y el valor medio.e = x- xv

Naturalmente que este error proporciona poca información sobre su incidencia en los resultados, pues un error de un milímetro es inaceptable, por ejemplo, en la fabricación de tornillos y despreciable a lo largo de un rollo de lámina. Una idea más completa de la medición está dada por el error relativo.

El error Relativo se define como el cociente del valor del error absoluto entre el valor verdadero de la magnitud, es decir:Ex = |e | ÷ xv

Desarrolle el siguiente ejemplo: Se tiene una cinta métrica gastada en uno de sus extremos y con ella medimos una longitud real de 16cm, pero el valor que se obtiene en la medida es de 17cm. Calcular el error absoluto, el error relativo de la medición y el porcentaje de error.

Sol. e = 1cm; Ex = 6,2 * 10-2cm __________?

Frecuentemente se clasifica a los errores de un proceso de medición en dos tipos:

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Los errores sistemáticos (regulares o constantes) obedecen a la presencia de una causa permanente y adquieren siempre igual valor cuando se opera en igualdad de circunstancias.

Los errores aleatorios (accidentes o fortuitos) son aquellos que se originan por causas verdaderamente accidentales.

Desde el punto de vista matemático, el error sistemático produce un cierto sesgo que es constante en las observaciones y el error accidental varía de una medición a otra. Por ejemplo: los errores personales que comete cada observador. Los errores accidentales son causados por el azar.

PRINCIPALES CAUSAS DE LOS ERRORES DE MEDICIÓN

A continuación se muestra un cuadro en el que se resumen las distintas causas de errores que se cometen en un proceso de medición.

OPERADOR APARATO MEDIO APARATO MEDIOAMBIENTE AMBIENTE

Agudeza visualParalaje Juegos Humedad Defectos de VariaciónSerenidad construcción controlada de laSalud TemperaturaPresión Variable Inercia VibracionesAproximaciones Polvo Defectos de

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Calibración

Defectos deConstrucción(No controlables)

Variaciones deTemperatura(No controlables)

ERRORES POR OPERADOR O POR EL MÉTODO DE MEDICIÓN

Muchas causas del error aleatorio son debidas al operador; por ejemplo: falta de agudeza visual, falta de cuidado, cansancio, estado emocional, etc. Para reducir este tipo de errores, es necesario el adiestramiento del operador.

Otro tipo de errores es debido al método o procedimiento con que se efectúa la medición, empezando por la falta de un método definido.

ERRORES DE PARALAJE

Este error es debido a la posición incorrecta del operador, con respecto a la lectura del instrumento de medición que tiene planos diferentes.

El error de paralaje es más común de lo que se cree: en una muestra de 50 personas que usan calibradores con vernier, la dispersión fue mayor de 0.04mm. este defecto se corrige al mirar perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de la lectura.

ERRORES DE POSICIÓN

Este error lo provoca la colocación incorrecta de las piezas a medir con respecto a las caras de medición de los instrumentos de medición.

ERROR DE COSENO

En general, casi todos los errores de posicionamiento se reducen a este caso de inclinación entre la escala y la dirección de la medida, por lo que son función del coseno del ángulo de inclinación.

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Error aleatorio provocado por causas no controlables y de signo desconocido con relación al valor convencionalmente verdadero

Error sistemático

Fig. 16ε = l * cos α

En muchos casos, el ángulo es tan pequeño que el error resulta despreciable, pero puede ser significativo al crecer la longitud nominal l que se mide, y complicarse si intervienen también las características del instrumento de medida. Así por ejemplo una colocación inadecuada de un elemento cilíndrico en un micrómetro de exteriores, produce un error:

Fig. 17 error de cosenoε = D – Do =

+ d sen - Do = d sen α + Do (

)

Ejercicio obtenga el valor de ε para un = a 3’, para un cilindro de 50 mm de valor nominal; usando un micrómetro cuyo diámetro del husillo es de 6 mm.

Respuesta. _______________

ERRORES POR MÉTODO DE SUJECIÓN DEL INSTRUMENTO

El método de sujeción del instrumento puede ser causado por error, como se muestra en la figura donde un indicador de carátula está sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo.

ERROR POR DISTORSIÓN

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Puede ser debido a la distorsión de un instrumento y puede ser evitada manteniendo en mente la ley de Abbe que establece que la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento.

La siguiente figura muestra algunos instrumentos como el micrómetro normal que inherentemente satisface la ley de Abbe mientras que otros como el calibrador no; dado que el micrómetro es una función cuadrática del ángulo y el calibrador es significativo porque es una función lineal de ángulo .

ERROR POR FUERZA EJERCIDA AL EFECTUAR MEDICIONES

La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza a medir, el instrumento o ambos por lo tanto es un factor importante a considerar en la elección del instrumento de medición para cualquier aplicación particular.

ERROR POR INSTRUMENTO MAL ELEGIDO

Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de medición más adecuado para ésta aplicación en particular, además de fuerza de medición deben tenerse en cuenta otros factores tales como:

- Cantidad de piezas a medir.- Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etc.).- Tamaño de la pieza.- Exactitud deseada.

Existe una gran variedad de instrumentos y equipos de medición como se muestra esquemáticamente en la siguiente figura y abarcando desde un simple calibrador vernier hasta la avanzada tecnología de las máquinas de medición por coordenadas de control numérico pasando por los comparadores ópticos, micrómetros láser y rugosímetros entre otros.

1) Calibradores de vernier, medidor de alturas. 2) Calibradores, medidores de altura, indicadores de carátula. 3) Micrómetro de interiores y de exteriores. 4) Micrómetro para interiores con escala vernier, medidor de agujeros indicadores de Carátula. 5) Medidor maestro de alturas, bloques patrón.

Cuando se han de medir las dimensiones de una pieza de trabajo, la exactitud de la medida depende del instrumento de medición elegido. Por ejemplo si se ha de medir el diámetro exterior de un producto de hierro fundido, un calibrador vernier haría un papel satisfactorio, sin embargo, si se va a medir un perno patrón, aunque tenga el mismo diámetro del ejemplo anterior ni siquiera un micrómetro de exteriores tendría la exactitud suficiente para éste tipo de aplicaciones debe usarse un equipo que nos de mayor exactitud.

Se ha recomendado que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o valor de mínima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a1 en el peor de los casos. De otra forma la tolerancia se combina con el error de medición y así un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.

Cuando la razón antes mencionada no es satisfactoria se requiere repetir las mediciones para asegurar confiabilidad de las mediciones.

La figura anterior muestra esquemáticamente la exactitud que puede obtenerse con diversos instrumentos de medición en función de la dimensión medida

ERROR POR USAR INSTRUMENTOS NO CALIBRADOS

Instrumentos no calibrados y cuya fecha de calibración esta vencida, así como instrumentos en que se sospecha alguna anormalidad en su funcionamiento no deben ser utilizados para realizar mediciones hasta que estos sean calibrados y autorizados para su uso.

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Para efectuar mediciones de gran exactitud es necesario corregir las lecturas obtenidas con un instrumento o equipo de medición en función del error instrumental determinado mediante la calibración.

ERRORES POR EL INSTRUMENTO O EQUIPO DE MEDICIÓN

Las causas que provocan errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricación, estas pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, etc.

Los aparatos de medición llegan a las manos de usuario con un cierto error. Al usar el aparato debe corregirse la medida hecha mediante un factor de corrección que proporciona el mismo fabricante que a través de ensayos logra obtener un factor de corrección para que el operario lo aplique en cada una de sus mediciones.

- Compresión general Elásticas

Zona plana -Compresión local Zona lineal zona lineal Zona punto de deforma- ciones mecánicas Permanentes Imperfecciones Mecánicas

DEFORMACIONES ELÁSTICAS

Las deformaciones elásticas por contrario de los elementos de verificación y de las piezas medidas son causas de errores metrológicos.

En mediciones por contacto, que son numerosas, la pieza sufre bajo el efecto de una carga, un aplastamiento general k y una deformación local k, de las superficies de contacto, el aparato mismo sufre una deformación cuando la presión es uniforme en el calibrado y durante las mediciones.

· COMPRESIÓN GENERAL. La compresión general o aplastamiento es proporcional a la carga P, a la longitud de la pieza L e inversamente proporcional a la sección S al módulo de la elasticidad E, es decir:

Compresión general o aplastamiento = L*P/S*E Donde: L = Longitud de la pieza P = carga S = sección E = Módulo de la elasticidad

COMPRESIÓN LOCAL, puede tener varios aspectos:Zona plana. Las medidas en este caso son muy exactas, primero porque la carga aplicada es muy pequeña, además

porque la deformación elástica de las crestas depende mucho del estado de las superficies.

Zona lineal. La deformación local de Kl para tapones o alambres cilíndricos de medición obedece sensiblemente a la formula-.

Kl = 0,00092 (p3/ L) (1/D)½

Donde: P = carga en Kg L = longitud de contacto en mm D = diámetro en mm

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Flexión – TorsiónDesgasteEnvejecimiento

Zona punto. La deformación es m s importante todavía, como el caso de datos esféricos o alambres cilíndricos de medición en contacto puntual con los flancos de la rosca de un tapón roscado.

Flexión - torsión. Esta deformación puede ser muy elevada debido al propio peso de la pieza que se mide.

DEFORMACIONES PERMANENTES

Desgaste. Este es ocasionado por el uso frecuente de instrumento o aparato. Envejecimiento después de efectuado el tratamiento térmico en los calibradores existe un estado molecular

inestable que resulta del mecanizado o de los tratamientos térmicos aplicados.

IMPERFECCIÓN MECÁNICA

Es preciso Considerar los efectos que pueden tener las imperfecciones para remediarlas en lo posible.

Defectos de la rectitud y forma. Es muy probable que ocurran en, los siguientes instrumentos:

Micrómetro. Defectos locales en el paso, inclinación de los palpadores.

Comparadores. Defectos en el paso y en la concentricidad de los piñones.

Defectos de alineación y centrado. En mediciones lineales el defecto de la alineación o centrado provoca un pequeño error, el error de medida lineal no es prácticamente apreciable.

ERROR POR CONDICIONES AMBIENTALES

Entre las causas de errores, se encuentran las condiciones ambientales en que se hace a la medición, teniendo entre las principales, la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias electromagnéticas extrañas.

HUMEDAD

Debido a los óxidos que se pueden formar por la humedad excesiva en las caras de medición del instrumento o de otras partes o expansiones por la absorción de la humedad en algunos materiales.

POLVO

Los errores por polvo se observan mas frecuentemente de lo esperado, algunas veces alcanzan el orden de tres micrómetros. Para medidas exactas, se recomienda el uso de filtros que limiten la cantidad y el tamaño de las partículas de polvo ambiental.

TEMPERATURA

En mayor o menor grado, todos los materiales que componen las piezas a medir tanto como de los instrumentos tienden a cambios longitudinales debido a los cambios de temperatura

CUESTIONARIO No 31. En forma genérica determina los tipos de errores.

2. Cuales son los factores que afectan una medición?

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3. Usando tus propias palabras define el error relativo y describe un ejemplo diferente del ilustrado en este manual.

4. Menciona en que consisten los errores por operador.

5. En qué consisten los errores de paralaje?

6.- Menciona en forma breve los errores de fijación

7. Que criterio empleas cuando encuentras imperfecciones mecánicas en los instrumentos de medida?

8. Como te puedes dar cuenta que en verdad se esta llevando a cabo un buen proceso de medición?

9.- Haz una reseña de las deformaciones elásticas.

UNIDAD II MEC.CLASIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS Y APARATOS DE MEDICIÓN

Con trazos o Metro divisiones Regla graduada o

Cualquier escala graduada Todo tipo de calibradores con Vernier, carátula y digital.

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Calibradores de alturas

Medida Con tornillo Todo tipo de micrómetros directa micrométrico Cabezas micrométricas

Medidor maestro de alturas

Con dimensiones Bloques o galgas patrón fijas Galgas de espesores ( lainas)

Calibradores limites

Lineal Comparativa Máquinas de medición de redondez Comparadores mecánicos Comparadores ópticos (optimetros) Comparadores neumáticos Comparadores electromecánicos

Medida indirecta Proyectores de perfiles

Medidores de espesores de recubrimientos

Trigonométrica Bolas o cilindros Bloques mycil

Relativa Niveles Reglas ópticas Rugosímetro

Con trazos o Transportador simple divisiones Goniómetros

Escuadra universal Medida Escuadras directa

Con dimensión Patrones angulares Angular fija Calibradores cónicos

Medida Trigonométrica Falsas escuadras indirecta Regla de senos

*Las lecturas directas pueden observarse de forma: Analógica y/o Digital

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La metrología dimensional se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares (longitudes y ángulos).

La inspección de una pieza como la que ilustra la figura 3.1.1 cae dentro del campo de la metrología dimensional; su objetivo es determinar si cualquier pieza fabricada con tal dibujo conforma con las especificaciones del mismo.

Figura 3.1.1 La inspección de una pieza.

La inspección de una pieza como la ilustrada en la figura 3.1.2 que indica, además de las dimensiones lineales y

angulares, tolerancias geométricas, también corresponde a la metrología dimensional, (por esta razón a la metrología

dimensional a veces se le denominará también geométrica).

Sin embargo, se requiere conocer la simbología involucrada, su interpretación y cómo determinar si tales tolerancias se cumplen

Figura 3.1.2 La inspección de una pieza.

La tabla 3.1.1 resume la simbología básica tal como la define la norma ISO 1101. También es importante identificar bajo qué norma está hecho un dibujo, así como la revisión correspondiente (año) ya que, como un ejemplo, podemos mencionar que en la norma ANSI Y14.5M-1982 no se contempla la característica de simetría (que antes se consideraba) y en su lugar se utiliza la de posición. ASME Y14.5M-1994 a reactivado el uso de simetría. Un ejemplo más: en las especificaciones de ingeniería de General Motors no se considera la característica de concentricidad.

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REGLAS

¿QUÉ SON LAS REGLAS? Instrumento de medición, construido de un material rígido, que sirve para trazar líneas rectas o medir longitudes de un cuerpo o espacio

TIPOS DE REGLAS

1.- METRO DE CINTA METALICAEste instrumento de medición tiene una gran exactitud y nos sirve para tomar todo tipo de medidas, esta la encontramos en varias medidas de 2m, 5m, 8m, y hasta de 10m.

2.- METRO DE CARPINTERO

Este instrumento esta fabricado en madera con articulaciones sencillas, o de resortes de acero y extremos del mismo metal o plástico.

REGLA METÁLICA

La regla metálica (graduada), utilizada en la medición mecánica, es una regla de sección rectangular y fabricada en acero; lleva grabada una escala, en uno de sus bordes o en ambos y puede ser flexible o rígida

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4.- TRANSPORTADOR DE ÁNGULOS

El transportador de ángulos es un instrumento muy útil cuando tenemos que fabricar algún elemento con ángulos no rectos. También sirve para copiar un ángulo de un determinado sitio y trasladarlo al elemento que estemos fabricando.

5.- ESCUADRA DE CARPINTERO

La escuadra de carpintero sirve para comprobar el escuadrado de un mueble y además sirve para trazar líneas perpendiculares o a 45º. Las hay regulables en ángulo, pero se puede perder exactitud en la posición de ángulo recto con respecto a las escuadras fijas.

CALIBRADOR CON VERNIERINTRODUCCIÓNSe dice que la escala vernier fue inventada por Petrus Nonius (1492-1577), un matemático portugués, El diseño actual de la escala deslizante debe su nombre al francés Pierre Vernier (1580-1637) que lo desarrolló, El calibrador típico puede tomar tres tipos de mediciones, exteriores, interiores y profundidades pero algunos adicionalmente pueden realizar mediciones de peldaño (escalonamiento) (ver figura 1).

Figura 1

CALIBRADOR VERNIER

El calibrador vernier es uno de los instrumentos mecánicos para medición lineal (exteriores, interiores y profundidad) más ampliamente utilizados, Se puede considerar que este calibrador vernier es la combinación de una regla graduada con una escala vernier.

El vernier o nonio que poseen los calibradores actuales permiten realizar mediante estos instrumentos fáciles lecturas de 0,01 mm, O,05 mm. o O,02 mm. y de 0,001" o 1/128" dependiendo del sistema de graduación que se utilice (métrico o inglés).

NOMENCLATURAEl calibrador con vernier está compuesto de una regla rígida graduada en cuyos extremos lleva un tope o palpador fijo, sobre esta regla se desliza el cursor sobre el que esta grabada la escala auxiliar conocida como Vernier o Nonio cuyas graduaciones difieren de la regla principal y son estas graduaciones las que nos determinan la legibilidad del instrumento. Las partes del calibrador son:

2

Figura 2

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOEl principio en el cual esta basado el vernier es el siguiente: Si la magnitud que se mide esta dada por un número entero, el origen del vernier indica exactamente este valor sobre la regla. Si en cambio fuera un número decimal, el origen del vernier caerá entre dos trazos de la regla, (criterio de discriminación) de esta forma el trazo de la regla situada a la izquierda del origen representa la parte entera, y el trazo del vernier que coincida frente a un trazo de la regla da por su posición la parte decimal; finalmente se obtiene una suma de lecturas (ver figura 3).

Figura 3 principio del vernier

LEGIBILIDADEl valor de cada graduación de la escala del vernier que propiamente determina la legibilidad del instrumento, se calcula tomando en consideración el valor de cada graduación de la escala principal dividiendo entre el número de graduaciones del vernier, podemos aplicar la siguiente fórmula:

Legibilidad = L = d/nDonde:

L = legibilidad d = valor de cada graduación de la escala principal (división mínima) n = número de divisiones del vernier

Del ejemplo anterior tenemos:L = 1/10 = 0,1mm

LECTURA DEL CALIBRADOR VERNIER

Los calibradores vernier pueden tener escalas graduadas en sistema métrico y / o inglés.

Los calibradores graduados en sistema métrico son básicamente de dos tipos:

· Con legibilidad de A) 0,05mm o B) 0,02mm. En estos casos las graduaciones de la escala principal indican milímetros o medios milímetros respectivamente y las graduaciones del vernier indican centésimas de milímetro.

A continuación se exhibe un ejemplo de lectura de calibradores en sistema métrico.

Ejemplo 1

Escala principal 7,00mmEscala vernier 0,20mm

Total 7,20mm1er. Pasos: ver en el instrumento que legibilidad tiene o si no la trae calcularlo por medio de la siguiente formula:

L = d/n = 1mm/20 = O,05 mm.

La lectura mínima (Iegibilidad) del calibrador es de 0,05mm.

2°. Paso: tomar lectura de la siguiente forma:

En este ejemplo se observa que la línea" O" del vernier ha recorrido sobre la escala principal hasta un poco más de la séptima graduación (cada 1 con valor de un milímetro), se observa el vernier que su cuarta línea coincide con una graduación de la escala principal.

Los calibradores graduados en sistema inglés analógicos expresan sus lecturas básicamente en dos formas: A) 0,001" Sistema ingles Versión Fracciones decimales o B) 1/128" Sistema ingles versión Fracciones No decimales

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A continuación se exhibe un ejemplo de cómo se efectúa la lectura en calibradores graduados en sistema inglés.

1. -en este ejemplo la legibilidad del calibrador es de 0,001" y cada graduación de la escala principal es igual a 0,025".

a) Revisar el instrumento que la legibilidad tiene en caso de que no tenga; calcular por medio de la formula:

L = d/n = 0,025/25 = O 001" (Una milésima de pulgada)

b) Tomar la lectura de la siguiente forma:

Escala principal 1,900"Escala del vernier 0,017" Total 1,917" (se lee Una pulgada novecientas diecisiete milésimas)

PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LECTURA TOTAL

En el calibrador se observa que la lectura ha pasado de 1 1/8" Y que el vernier la lectura es de 3/128", entonces se suma 1/8 + 3/128 = 19/128 Y este resultado más la pulgada es igual 1 19/128".

Realiza las siguientes lecturas gráficamente como se observo en los anteriores ejemplos de las figuras del ejemplo 1 y del ejemplo 2:

Sistema ingles0025"

0 725"

3/8”

11/32”

15/32”

0,915"

3

25/128”

1/8”

CLASIFICACIÓN DE LOS CALIBRADORES y APLICACIONES

CALIBRADORES GRANDES Y PEQUEÑOS

Los calibradores están disponibles en muchos tamaños diferentes con los rangos de medición de 100mm a 3m, 4 pulg. a 120 pulg. (Para calibradores en pulgada).Generalmente los calibradores con rango de 300mm o menos son clasificados como calibradores pequeños y los de rango mayor son clasificados como calibradores grandes.

TIPOS DE CALIBRADORES

CALIBRADOR VERNIER TIPO ESTÁNDAR

La norma JIS B -7505 especifica dos tipos de calibradores vernier estándar el tipo M (figura 4) y el tipo CM (figura 5)Calibrador vernier tipo M

La figura muestra un calibrador vernier tipo M (llamado calibrador con barra de profundidades). El calibrador tipo M tiene un cursar abierto y puntas para medición de interiores, una barra de profundidades es proveída para calibradores que tengan un rango de 300mm o menos. Calibradores tal como los de rango de medición de 600mm y 1000mm no tienen barra de profundidades.

Calibrador vernier tipo CM

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La figura corresponde al calibrador vernier tipo CM y como es mostrado tiene un cursor abierto y esta diseñado en la forma tal que las puntas de medición de exteriores puedan ser utilizadas para medición de interiores. Este tipo cuenta normalmente con un dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor.

OTROS TIPOS DE CALIBRADOR VERNIERLos calibradores vernier descritos antes son del tipo estándar y los más ampliamente utilizados. Hay sin embargo demanda de calibradores para propósitos especiales.Los siguientes tipos fueron desarrollados para tales demandas.

a) Calibrador con vernier con puntas desiguales, para medida de dimensiones en planos de desnivel.

b) Calibrador con vernier con puntas desiguales para mediciones de distancias de centro a centro, y de borde a centro

c) Calibrador con vernier con puntas paralelas, para medidas de profundidad.

d) Calibrador con vernier con puntas cónicas.

e) Calibrador vernier con puntas en cuchilla para mediciones en ranuras estrechas.

f) Calibrador con vernier de interiores con puntas largas y angostas para mediciones de huecos, ranuras.

g) Calibrador con vernier para tubos.

h) Calibrador con vernier con puntas para gancho.

i) Calibrador con cuadrante para mediciones de poca fuerza.

CALIBRADORES CON INDICADOR DE CUADRANTE

La manera de medición con estos calibradores es básicamente la misma que en los calibradores de tipo estándar la diferencia estriba en que la escala principal esta graduada en milímetros o medios centímetros, que debe uno contar y el resto de la lectura lo muestra directamente el indicador de cuadrante.Debido al mecanismo del indicador basado en la cremallera y piñón, el calibrador de carátula ofrece facilidad al tomar las lecturas y asegura mediciones exactas.

La figura muestra la nomenclatura para los calibradores de carátula y la tabla muestra los diferentes tipos de graduaciones para estos calibradores.

La figura ilustra los cinco diferentes tipos de graduaciones para las carátulas incluidas en la tabla.

SERVICIO DE CALIBRADOR CON INDICADOR DE CUADRANTE

Antes de medir con este instrumento tome en cuenta lo siguiente:Limpieza

Quite el polvo de las ranuras del cursar y de las caras de medición con papel libre de fibras que se desprendan fácilmente antes y después de la medición.La cremallera puede ser limpiada con aceite ligero, cuando la cremallera este seca ponerle una gota de aceite.

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CUESTIONARIO No 5

1. Con tus propias palabras enuncia el concepto del Calibrador

2. ¿Quién Inventó la escala auxiliar del calibrador?

3. Enuncia por escrito las partes que integran el calibrador o pie de rey.

4. Cómo se clasifican los calibradores?

5. Mencione como esta graduado el instrumento en cada sistema de unidades.

6. Haga una breve descripción del calibrador de cuadrante.

7. Qué ventajas presentan los calibradores electro- digitales con respecto a los analógicos.?

8. Que diferencias existen entre un calibrador tipo M con respecto a uno tipo CM?

9. Enuncia los tipos de calibradores de alturas.

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10. ¿Qué otro tipo de calibradores existen? Menciona la menos 5.

B. 1 Como hacer el ajuste en calibradores analógicos de carátula.Para el caso (1).Quitar el arillo presionando. Aplique una fuerza graduada para no dañar el piñón u otro mecanismo.

Para el caso (2).Eliminar la rebaba de los dientes si es que la tiene, con un cepillo limpio.

Hacer el ajuste a cero como se describe a continuación.Girar el arillo y localizar el punto cero.Abrir las puntas de medición aproximadamente 20 -30 mm con la aguja aproximadamente a 0.5 mm o a 0.3 mm al lado derecho del punto cero para el calibrador con graduación de 0.02 mm o de 0.03 mm.Detener con la mano el ajustador como se muestra en la figura e introducir a lo largo de los dientes de la cremallera hasta que se detenga con el piñón que esta sobre la cremallera.

Deje de introducir el ajustador y mueva el cursor suavemente a la izquierda, y cuando el piñón se monte sobre el ajustador como se ve en la figura la aguja parar su rotación.

Tenga cuidado con no mover el cursor si nota falta de suavidad o se atora al deslizarse por que puede dañar el instrumento.

Asegurarse de que las puntas estén cerradas y después extraer suavemente el ajustador.

Asegurarse de que la aguja quede en el punto cero cuando las puntas de medición estén cerradas. Figura 13

4 .2 .2 Calibradores electro- digitales.

El calibrador electro- digital fig. 14 utiliza un sistema de detección de tipo capacitancia.Es del mismo tamaño rango y peso que el vernier convencional. Los calibradores electro- digitales son actualmente utilizados excesivamente debido a sus ventajas.

1. Fácil lectura y operación.2. Funcionalidad mejorada.3. Fueron hechos posibles por el sistema digital.

Tamaños y tipos de calibradores electro- digitales.

Figura 14

Los hay en una amplia variedad de tamaños con rangos de medición de 100 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm y 1000 mm. En la actualidad todos los tipos de calibradores vernier para propósitos especiales pueden conseguirse en su versión digital. Los calibradores electro- digitales están provistos con un conector para salida de datos.

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Características

A) FACILIDAD DE LECTURALos valores medidos son mostrados en una pantalla de cristal liquido (LCD) con cinco dígitos (Resolución: 0,001 mm) que es fácil de leer y libre de error de lectura.

B) COMPACTO, LIVIANO Y BAJO CONSUMO EN ENERGÍA.El calibrador electro- digital es tan compacto y liviano como el vernier convencional, dado que estos calibradores consumen muy poca energía, largas horas de trabajo son proporcionadas por una pequeña batería.

FUNCIÓN DE FIJADO A CERO.Esta función pone cero en la pantalla en cualquier posición deseada permitiendo medición comparativa y otros tipos de medición de acuerdo al tipo de pieza a medir.

RÁPIDA VELOCIDAD DE RESPUESTA.La velocidad de respuesta del detector es lo suficientemente alta para velocidades normales de medición (la velocidad máxima de respuesta es de 6000 mml s cuando se abren las puntas de medición y 1600 mml s cuando se cierran,

FUNCIÓN DE SALIDA DE DATOSEstos calibrado res pueden ser conectados a una unidad externa de procesamiento de datos tal como un mini procesador o una computadora personal.El botón de salida de datos tiene dos funciones: sirve como un interruptor de salida de datos cuando un dispositivo externo esta conectado y también mantiene los datos en pantalla cuando ningún dispositivo externo esta conectado.

Estructuras,

El calibrador electro- digital consiste de un brazo principal como en el calibrador vernier convencional, y una unidad de escala de desplazamiento y una unidad de lectura. La fig. 15 muestra la estructura del calibrador electro- digital.

Figura15

MEDIDOR DE ALTURAS

El medidor de alturas, se usa en la medición de alturas de piezas o diferencias de alturas entre planos a diferentes niveles, es también utilizado como herramienta de trazo. El medidor de alturas tiene una escala principal con un vernier para mediciones rápidas y exactas, cuenta con un solo palpador y la superficie sobre la cual descansa, actúa como plano de referencia para realizar las mediciones.

Principio de funcionamiento.

La forma de graduación dependiendo del sistema (métrico o ingles), es exactamente igual a los calibrado res vernier, así mismo la forma de interpretar los valores de una magnitud en sus escalas depende del desplazamiento del cursor sobre la escala principal.A diferencia de los calibradores, los medidores de alturas tienen un solo palpador.

Nomenclatura

Tipos

En la actualidad los medidores de alturas son clasificados en los siguientes tipos.1. Con vernier.2. Con carátula.3. Con carátula y contador.4. Electro digitales

Las graduaciones normales de los medidores de altura con vernier son mostrados en la tabla.

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Medidor de alturas con carátula.

En el medidor de alturas con carátula figura las lecturas son tomadas sumando las lecturas sobre la graduación de la escala principal a la lectura sobre la carátula la cual indica la fracción de la escala principal con una aguja, esto minimiza errores de paralaje y permite mediciones rápidas y exactas. (una rotación de la aguja corresponde a 2 mm de desplazamiento).

Medidor de alturas con carátula y contador

Conforme la rueda de avance en la parte posterior del cursor es girada, el cursor se mueve hacia arriba o hacia abajo a través de un piñón que esta sujeto con la cremallera de una de las columnas. El engrane de la rueda de avance tiene 20 dientes y esta en contacto con la columna de la cremallera que tiene un paso de 1 mm. Así una vuelta de la rueda de avance desplaza verticalmente al trazador 20 mm.

Medidor de alturas tipo electrónico.

La ventaja de estos medidores radica que por medio del contador se pueden realizar funciones de suma y resta en algunos casos se les puede adaptar equipo adicional para la impresión de datos.

Lectura del medidor de alturasEl procedimiento para leer las escalas de estos instrumentos prácticamente es igual que los calibradores vernier, de tal manera que para establecer el valor de cada graduación de la escala principal, así como de cada graduación del vernier y observar hasta donde se a desplazado la línea cero del vernier y que línea del vernier coincide con una de la escala principal.

Instrucciones para verificación del medidor de alturas.

1. Limpiar todas las partes del medidor de alturas principalmente la superficie de contacto y la base.2. Verificar el correcto ajuste a cero de las escalas.3. Revisar periódicamente la exactitud del instrumento realizando mediciones de uno o varios patrones.4. Dichos patrones pueden ser bloques patrón.5. Los resultados de la inspección deberán ser comparados con las tolerancias que establezca las normas con las que fue fabricado el instrumento.6. Así mismo los resultados de la inspección deberán ser registrados en una tarjeta de control propia para cada instrumento.

USOS Y CUIDADOS DEL CALIBRADOR VERNIER

ALMACENAMIENTO.

Observe las siguientes observaciones cuando almacena calibradores:(1) Seleccione un lugar en que los calibradores no estén expuestos al polvo, alta humedad o fluctuación externas de temperatura.(2) Coloque los calibradores de modo que el brazo principal no se flexione y el vernier no sea dañado.

PRECAUCIONES EN EL MANEJO AL MEDIR CON UN CALIBRADOR VERNIER.

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Con el objeto de aprovechar óptimamente las aplicaciones de un calibrador vernier, así como lograr una mayor vida útil del instrumento, es necesario observar las siguientes precauciones cuando se mida.

Antes de usarlo, limpie cuidadosamente todas sus partes principales, las caras de contacto de los palpadores.

Al efectuar una medición, la pieza deberá ser colocada tan cerca como sea posible del eje axial del instrumento.

La parte inferior de los palpadores (para exteriores) tiene un espesor menor, para facilitar la medición de ranuras estrechas por lo tanto en mediciones ordinarias se debe evitar en lo posible hacer contacto con esta área.

Tener cuidado que al efectuar una medición no se aplique una fuerza excesiva sobre las piezas, ya que esto provocaría una lectura errónea.

Al efectuar la lectura del calibrador trate de alinear siempre su vista exactamente con la perpendicular de medición para evitar el error de paralaje.

Al realizar las mediciones no presione mucho la pieza a medir, ni tomarla durante mucho tiempo ya que pueden variar las lecturas tomadas debido al calor que se transmite con las manos.

Las figuras siguientes ilustran algunos cuidados básicos de los calibradores vernier reforzando lo antes mencionado.

1. Seleccione el calibrador que mejor se ajuste a su aplicación.

Este seguro de que tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del calibrador son apropiados a su aplicación.

No deje caer o golpee el calibradorNo use el calibrador como martillo

3. Sea cuidadoso y no dañe las puntas de medición para interiores.No use las puntas como un compás o rayador.

4. Elimine cualquier clase de polvo del calibrador antes de usar.Limpie totalmente las superficies deslizantes y las caras de contacto. Use solo papel o tela que no desprenda pelusa.

5. Revise que el cursor se mueva suavementeNo debe sentirse flojo o con juego. Corrija cualquier problema encontrado ajustando los tornillos de presión y de fijación.Apriete el tornillo de presión y de fijación totalmente, después afloje en sentido antihorario.Cheque nuevamente el juego.Repita el procedimiento anterior mientras ajusta la posición angular de los tornillos hasta que un juego apropiado del cursor es obtenido.

6. Medición de exteriores:Mantenga y mida la pieza de trabajo en una posición tan cercana a la superficie de referencia como sea posible.Esté seguro de que las caras de medición exterior hacen contacto adecuado con la pieza a medir.

7. Medición de interiores:

Tome la medición cuando las puntas de medición de interiores estén tan adentro de la pieza como sea posible.

Cuando mida un diámetro interior, lea la escala cuando el valor indicado esté en su máximo.

Cuando mida el ancho de una ranura, lea la escala cuando el valor indicado este en su mínimo.

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8. Medición de profundidadTome su medición cuando la cara inferior del cuerpo principal esté en contacto uniforme con la pieza de trabajo.

9. Medición de peldañoTome su medición cuando la superficie para la medición del peldaño este en contacto adecuado con la pieza a medir.

10. Evite el error de paralaje leyendo la escala directamente desde el frente.

11. Después de usar limpie las manchas y huellas digitales del calibrador con un trapo suave y seco.

12. Los siguientes puntos deberán tomarse en cuenta cuando se almacenan los calibradores. Almacene el calibrador en un ambiente libre de polvo. No coloque el calibrador directamente en el piso. Deje las caras de medición separadas de 0,2 a 2 mm. No fije el cursor. Almacene el calibrador en su estuche original o en una bolsa de plástico.

ERRORES DE MEDICIÓN CON CALlBRADOR.

Los siguientes factores afectan la exactitud de medición con calibradores:

Error inherente a la construcción del calibrador. Error de paralaje. Condiciones ambientales y fuerza de medición. Errores de manipulación.

Lectura del vernier y paralaje.

Los siguientes factores pueden producir errores en la lectura de escalas vernier.

(1) Error de graduación (un tipo de error instrumental)(2) La habilidad del ojo para reconocer el alineamiento de dos graduaciones:

Existen tres aspectos que afectan la habilidad del ojo para leer escalas: poder de reconocimiento, agudeza visual y poder de resolución.

(3) Error de paralaje.

Consideramos el error de paralaje cuando hay una diferencia de altura h, entre la superficie graduada del brazo principal y el borde graduado del vernier. Si los ojos están en la posición "A" que está justamente arriba de las graduaciones coincidentes, no ocurrirá el error de paralaje.

(4) Expansión térmica: los objetos se expanden o contraen con cambios en la temperatura las longitudes de objetos son determinados en 20 °C.

(5) Fuerza de medición: A diferencia de los micrómetros, los calibradores vernier no están provistos con un mecanismo que asegure una fuerza de medición constante. Por tanto, la fuerza de medición variará cada vez que una medición es hecha especialmente con diferentes usuarios. Cuando se estén midiendo piezas utilizando un calibrador la pieza es mantenida entre las puntas de medición con una cierta fuerza. Si una fuerza excesiva es aplicada a la pieza por las puntas de medición, el resorte se flexionará causando que la punta de medición del cursor gire y resulte en error de medición. Para minimizar errores las siguientes precauciones deben ser tomadas:

a) El cursor debe moverse suavemente.

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b) No aplique una fuerza excesiva de medición

c) Mida la pieza utilizando la porción de las puntas de medición mas cercana a la escala principal.

CUESTIONARIO No 6

1. ¿Que precauciones se deben tomar al usar un calibrador Vernier?

2. ¿Porqué no debe aplicarse excesiva fuerza sobre el cursor al usar el calibrador?

3. ¿Qué tipos de mediciones se pueden hacer con el calibrador Vernier?

4. ¿Cómo se evita el error de paralaje?

5. ¿Que precauciones se aplican para el almacenamiento de los calibradores?

6. ¿Qué Factores ocasionan alteraciones en la exactitud de los calibradores?

7. ¿Qué aspectos afectan la habilidad del ojo para leer las escalas?

8. ¿Cuándo se considera que hay error de coseno?

9. ¿En qué consiste la medición en peldaño?

10. ¿Cuál es el concepto de error de manipulación?

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