METROLOGIAMario Alberto Martínez Huerta

Mecatronica

Metrologia

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Patrones de medición

Un patrón de medición es una representación física de una unidad de medición. Una unidad se realiza con referencia a un patrón físico arbitrario o a un fenómeno natural que incluye constantes físicas y atómicas. Por ejemplo, la unidad fundamental de masa en el Sistema Internacional (SI) es el kilogramo.Además de unidades fundamentales y derivadas de medición, hay diferentes tipos de patrones de medición, clasificados por su función y aplicación en las siguientes categorías:

a) patrones internacionales

b) patrones primarios

c) patrones secundarios

d) patrones de trabajo

Los patrones internacionales se definen por acuerdos internacionales. Representan ciertas unidades de medida con la mayor exactitud que permite la tecnología de producción y medición. Los patrones internacionales se evalúan y verifican periódicamente con mediciones absolutas en términos de unidades fundamentales.

Los patrones primarios (básicos) se encuentran en los laboratorios de patrones nacionales en diferentes partes del mundo. Los patrones primarios representan unidades fundamentales y algunas de las unidades mecánicas y eléctricas derivadas, se calibran independientemente por medio de mediciones absolutas en cada uno de los laboratorios nacionales.

Los patrones secundarios son los patrones básicos de referencia que se usan en los laboratorios industriales de medición. Estos patrones se conservan en la industria particular interesada y se verifican localmente con otros patrones de referencia en el área. La responsabilidad del mantenimiento y calibración de los patrones secundarios depende del laboratorio industrial.

Los patrones de trabajo son las herramientas principales en un laboratorio de mediciones. Se utilizan para verificar y calibrar la exactitud y comportamiento de las mediciones efectuadas en las aplicaciones industriales.

La unidad de masa métrica se definió como la masa de un decímetro cúbico de agua a una temperatura de máxima densidad. La representación material de esta unidad es el Kilogramo.

La libra (lb), establecida por la Weights and Measures Act, de 1963, se define como .45359237 kg exactamente.

La unidad métrica de longitud, el metro, se definió como la 1/104 parte del cuadrante meridiano que para a través de París.

La yarda se define como .9144 metros y una pulgada es 25.4 mm, ya que los patrones de unidades inglesas para medición se basan en patrones métricos.

La unidad de volumen es una cantidad derivada y no se representa por medio de un patrón internacional.

CALIBRADORES Y PATRONES

La calibración: Es el procedimiento metrológico que permite determinar con suficiente exactitud cual es el valor de los errores de los instrumentos de medición.

Importancia de la calibración: Es de vital importancia que dichos errores sean lo suficientemente pequeños y que allan sido determinados con al mayor exactitud posible.

Los principales calibradores son:

-Calibrador vernier.-la escala fue desarrollada por Perus Nonius, matemático portugués. El diseño actual se le debe al francés Pierre Vernier.

Fue desarrollado para satisfacer la necesidad de un instrumento de lectura directa que pueda brindar una medida fácilmente en unas sola operación

El calibrador típico puede tomar tres tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades.

-Calibrador de caratula.- Debido al mecanismo del indicador basado en cremallera y piñón, el calibrador de carátula ofrece lecturas fáciles; pero al mismo tempo, esta característica requiere poner especial atención a su manejo.

Calibradores electro-digitales.- Estos se utilizan debido a las grandes ventajas que trae su fácil lectura y operación, funcionalidad mejorada.

Principales características. •Facilidad de lectura.

•Compacto liviano y bajo consumo de energía.

•Alta velocidad de respuesta.

Medidores de profundidad.- El medidor de profundidad esta diseñado para medir las profundidades de agujeros, ranuras y resaques así como diferencias de altura entre peldaños o planos.

MEDICION CON CALIBADORES BASICOS

VERNIER:

La escala de los calibradores los calibradores vernier la debe de leer el ojo humano.

Existen tres aspectos para la lectura:

Poder de reconocimiento.

Agudeza visual.

Poder de resolución

Para leer en escala vernier, la graduación es la escala en la escala vernier esta dada por:L= S/N=(1 div. esc. principal/ # div. Esc. Principal)

Ya que obtuvimos esto hay que realizar la medida ya sea de interior o de exterior.

La medición estará dada por:

El número que esta en la escala principal e inmediatamente antes del cero de la escala vernier, más el número de graduaciones que hay entre el cero de la escala vernier y la graduación que esta mas alineada o paralela con la escala vernier y la escala principal.

Precauciones al utilizar un vernier:

Eliminar rebabas, polvo y rayones de la pieza antes de medir.

Cuando mida, mueva lentamente el cursor mientras presiona con suavidad el botón para el pulgar contra el brazo principal.

Revise si el cursor se mueva suavemente y no tenga juego o este flojo.

Mida la pieza utilizando la parte de las puntas mas cercana al brazo principal.

No use una fuerza excesiva de medición cuando mida con calibradores vernier.

La lectura debe de ser de frente.

Después de utilizar un calibrador vernier hay que limpiarlos y lubricarlos, y guardarlos con las puntas ligeramente separadas.

MICROMETROS

Es uno de los Instrumentos que mas se utiliza en metalmecánica.

Micrómetros.- Es un dispositivo que mide el desplazamiento de un tubo por medio del giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tornillo en un movimiento lineal de un tubo.

Para la lectura de un micrómetro se procede como sigue:

Primero tome la lectura del cilindro y luego la del tambor, sume las 2 para obtener la lectura total.

Para lecturas en micrómetros el cilindro debe de tener una escala vernier y proseguir como se lee el calibrador vernier.

El resultado de la medición se obtiene de la siguiente manera:

1. Lectura sobre el cilindro.

2. Lectura sobre el cilindro entre la unidad de mm y la del tambor.

3. Línea del tambor que ha pasado por la línea del cilindro.

4. Línea vernier coincidiendo con la del tambor.

En pulg. Seria igual a 0.0001

En mm seria igual a 0.001

CUIDADES AL UTILIZAAR MICROMETROS

Elimine completamente polvo y aceite de las superficies de medición.

Verifique que:

El tambor gire suavemente.

El tambor no se pegue al cilindro cuando gire.

El freno sea efectivo.

Ajuste del punto cero.

Cuando haga mediciones verifique el punto cero con frecuencia.

Cuando haga mediciones asegúrese de que el micrómetro no este sujeto a cambios bruscos de temperatura, luz solar, calor radiante o corriente de aire que ocasione vacación de temperatura.

La lectura debe de ser de frente.

No mida piezas en movimiento.

No intente girar el tambor cuando este puesto el freno.

Limpiar el micrómetro después de su uso.

Ejemplos de Patrones

Patrones

Imagen de Kilogramo Patrón de un laboratorio Primario.

Son de Platinio Iridio.

Su origen data de 1889, el patrón Internacional del mismo se encuentra en el BIPM.

El nuevo Patrón Kilogramo

Esfera de Silicio.

Para su producción, se ha tardado más de 3 años.

Reloj Atómico de Cesio.

Cuenta a partir de Resonancia Atómica (Evaporación de átomo de Cesio).

Patrón Metro

Hecho de Platinio-Iridio

La definición de metro se estableció en 1983.

-Patrón de Redondez de Semicircunferencia

Se mide Redondez o las variaciones de radio

AJUSTES Y TOLERANCIAS

La tolerancia es la cantidad total que le es permitido variar a una dimensión especificada, donde es la diferencia entre los límites superior e inferior especificados. El ajuste ocurre al ensamblar piezas, donde es la cantidad de juego o interferencia que resulta del ensamble.

Los ajustes pueden clasificarse de la siguiente manera: Con juego. Indeterminado o de transición. Con interferencia, contracción o forzado.El tipo de ajuste es seleccionado a base de los requerimientos. Por ejemplo cunado se desea que una pieza se desplace dentro de la otra se utiliza un ajuste con juego, el ajuste forzado se utiliza cuando se desea que las dos piezas queden firmemente sujetas, y el ajuste deseado se logra aplicando tolerancias adecuadas a cada una de las partes ensambladas.

Las formas de expresar las tolerancias de la forma del dimensionamiento límite, en el cual el límite superior especificado se coloca arriba del límite inferior especificado. Cuando se expresa en un solo renglón, el límite inferior precede al superior y un guión separa los dos valores.

Otra forma de expresar las tolerancias se basa en el sistema ISO donde la dimensión especificada antecede a la tolerancia expresada mediante una letra y un número. La tolerancia depende de la dimensión, entre mayor sea la dimensión mayor puede ser la tolerancia. El tipo de ajuste se determina dependiendo de las dimensiones, ya que para piezas que se ensamblan es necesario analizar la interferencia máxima o mínima, esto depende de las dimensiones reales de las piezas que se ensamblan y de las tolerancias. Por ejemplo, para determinar la interferencia mínima solo basta en pensar que éste ocurrirá cuando ambas partes por ensamblar están en condición de material máximo, esto será la diferencia entre las dos. Sin embargo la interferencia máxima su condición de material debe estas dada en mínimo y eso será la diferencia entre las dos.