PRACTICA Nº 2: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

TITULO: Instrumentos de Medición: Calibrador y tornillo micrométrico

OBJETIVO: Aprender a manejar los instrumentos de medición que se utilizan en el laboratorio y en algunas empresas para la medida de longitudes.

ELEMENTOS PREVIOS:

En todos los laboratorios de física se utilizan instrumentos para realizar mediciones.

¿En qué consiste la medición de longitudes?

Medir una longitud consiste en determinar, por comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud.

¿Cómo puedo saber el grado de precisión que tiene un instrumento?

Micrómetro

El micrómetro, que también es denominado tornillo de Palmer, calibre Palmer o simplemente palmer, es un instrumento de medición cuyo nombre deriva etimológicamente de las palabras griegas μικρο (micros, pequeño) y μετρoν (metrón, medición); su funcionamiento se basa en un tornillo micrométrico que sirve para valorar el tamaño de un objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o de milésimas de milímetro, 0,01 mm ó 0,001 mm (micra) respectivamente.

Para proceder con la medición posee dos extremos que son aproximados mutuamente merced a un tornillo de rosca fina que dispone en su contorno de una escala grabada, la cual puede incorporar un nonio. La longitud máxima mensurable con el micrómetro de exteriores es de 25 mm normalmente, si bien también los hay de 0 a 30, siendo por tanto preciso disponer de un aparato para cada rango de tamaños a medir: 0-25 mm, 25-50 mm, 50-75 mm...

Además, suele tener un sistema para limitar la torsión máxima del tornillo, necesario pues al ser muy fina la rosca no resulta fácil detectar un exceso de fuerza que pudiera ser causante de una disminución en la precisión.

Pie de rey o Calibrador Vernier Universal: El calibrador o pie de rey es insustituible para medir con precisión elementos pequeños (tornillos, orificios, pequeños objetos, etc). La precisión de esta herramienta llega a la décima, a la media décima de milímetro e incluso llega a apreciar centésimas de dos en dos (cuando el nonio está dividido en cincuenta partes iguales). Para medir exteriores se utilizan las dos patas largas, para medir interiores (p.e. diámetros de orificios) las dos patas pequeñas, y para medir profundidades un vástago que va saliendo por la parte trasera, llamado sonda de profundidad. Para efectuar una medición,

ajustaremos el calibre al objeto a medir y lo fijaremos. La pata móvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisión).

¿En qué área se utilizan instrumentos de medición como el calibrador y el tornillo micrométrico?

Su uso más común es en los talleres de máquinas herramientas, o sea tornería, fresado, ajuste mecánico, etc.; también se utilizan en la mecánica automotriz, especialmente en el área de rectificado de motores, y ajustes generales de distancias como en el diferencial, etc. 

MATERIALES

Calibrador

Tornillo micrométrico

Materiales para medir su espesor: láminas, esferas, cilindros etc.

PROCEDIMIENTO CON CALIBRADOR (VER ANEXO 2)

1. Identifique los objetos que usará en la práctica.

Cilindro metálico esfera. Una (1) arandela,

2. Determine y registre cual es la precisión del aparato.

PRECISION DEL TORNILLO MICROMÉTRICO:

P = paso de rosca / No. de divisiones de la escala móvil

Si en un tornillo micrométrico la escala fija esta graduada en medios milímetros, o sea el paso de la rosca es esa distancia, y la móvil tiene 50 divisiones, la precisión con que se puede medir una longitud será de 1/100 de milímetro.

PRECISION DEL CALIBRADOR:

El vernier o nonio que poseen los calibradores actuales permiten realizar fáciles lecturas hasta 0.05 o 0.02 mm y de 0.001″ o 1/128″ dependiendo del sistema de graduación a utilizar (métrico o inglés).

3. Haga un dibujo de la pieza problema (prisma, lámina, etc.) e indique sobre el dibujo los resultados de las medidas de sus dimensiones (cada medida debe realizarse al menos tres veces y se tomará el valor medio de todas ellas).

Arandela

Altura o espesor: 0,15 mm

Diámetro Exterior: 2,14 mm

Diámetro Interior: 0,71 mm

Cilindro

Altura o espesor: 1,75 mm

Diámetro Exterior: 0,71 mm

Diámetro Interior: No aplica

Esfera

Altura o espesor: No aplica

Diámetro Exterior: 1,63 mm

Diámetro Interior: No aplica

4. Completar la siguiente tabla teniendo en cuenta las unidades de medida, Calcule el volumen de la pieza*:

MedidaPieza ALTURA O ESPESOR DIAMETRO EXTERIOR Diámetro Interior Calcular Volumen(*)ARANDELA

1,21 mm 21.1 mm 7, 0 mm 2841.6 mm3

CILINDRO 18,8 mm 3,1 mm xxxxxxx 183.09 mm3

ESFERA xxxxxxx 16,00 mm xxxxxxx 2144.66 mm3

PROCEDIMIENTO CON TORNILLO MICROMÉTRICO O PALMER (VER ANEXO 3)

Repita los pasos anteriores con el tornillo micrométrico o de Palmer ahora utilizando la siguiente tabla:

Nota: solamente se deben diligenciar los espacios que correspondan según la pieza.

MedidaPieza

ALTURA O ESPESOR DIAMETRO EXTERIORARANDELA

1,21 mm 21.50CILINDRO 18.26 3.16ESFERA xxxxxxx 16.9

Medidas con Tornillo Micrométrico:

INFORME

1. Realice la gráfica de cada pieza problema y calcule su volumen con todas sus cifras y unidades. Especifique el procedimiento (forma de calcular) para cada caso.

Arandela

V= TT x r2 x h

V= 21.1 mm x 10.55 mm2 x 1.21 mm

V= 21.1 mm x 111.3 mm x 1.21 mm

V= 2841.6 mm3

Cilindro

V= π x r2 x 18.8

V= (3.141592) x 3.1 x 18.8=

V= 183.09 mm3

Esfera

V= 4 TT x r 3 3

V= 4 TT x (8 mm) 3 3

V=4 TT x 512 mm 3 3

V= 2048 TT mm 3 3

V= 2048 (3,14159264) mm 3 3

V= 6433.9817mm 3 3

V=2144.66 mm3

3. Determine y realice los cálculos de error en la medición que se pueden tener con los dos instrumentos.

Para tomar una medida con el tornillo micrométrico primero se toma la lectura de la parte entera de la regla (en milímetros), donde hay que adicionar medio milímetro si el tambor rebasa una raya de la parte inferior de la regla (ver la figura 5). Luego se toma la lectura de la parte decimal del tambor, donde cada división corresponde a (0,5/50)mm, es decir 0,01mm. Que a su vez es el error o incertidumbre en la medida del instrumento. La medida del tambor se toma como la raya del tambor que mejor se alinee con la raya horizontal central de la regla.

Medida con el tornillo = {[(Lectura de regla) + (lectura del tambor)] ± 0,01}mm

Las figuras 4 y 5 ilustran un tornillo micrométrico y el detalle del tambor, a su vez ejemplo de una medida tomada con un calibrador. Notamos en la figura 5 que el tambor rebasa la tercera raya inferior de la regla, por lo cual la medida de la regla es de 2,5 mm. Además puede verse que el tambor está a punto de terminar de dar un giro completo. La raya que mejor se alinea con la línea central de la regla se encuentra exactamente en la raya número 49 del tambor. Por esto hay que añadir 0,49 mm a la medida que ya traíamos de 2,5 mm. Por lo tanto la medida del ejemplo de la figura 5 es (2,99±0,01)mm

2. Determine que es exactitud y que precisión.

 Exactitud: se define así a la proximidad entre el valor medido y el valor verdadero

de una magnitud a medir. La “exactitud en la medida” no es una magnitud y no se

expresa numéricamente. Se dice que una medición es más exacta cuanto mas

pequeño es el error de la medición.

–          Precisión: es la proximidad entre las indicaciones o los valores medidos

obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto, bajo condiciones

especificadas. La precisión se puede expresar numéricamente mediante medidas

de dispersión tales como desviación típica, variancia o el coeficiente de variación

bajo las condiciones especificadas. La precisión, se utiliza para definir a la

repetibilidad de medida.

3. Realice las conclusiones respectivas sobre los instrumentos de medición que manipuló.

R/ta: En la práctica realizada conocimos algunas herramientas de medición como lo son el calibrador y el micrométrico. De igual manera aprendimos a manejar dichos instrumentos de medidas de sólidos. También pudimos observar que al realizar las medidas con las herramientas existen diversos factores que afectan e inciden en la precisión alterando la fiabilidad de los resultados, para evitar los diversos errores al tomar las medidas es necesario saber que instrumento debemos utilizar y esto depende del objeto a calcular. Por ejemplo al tomar las medidas de los diferentes objetos en la práctica pudimos darnos cuenta de que obtuvimos medidas ligeramente diferentes que alteraron el volumen de cada objeto de manera significativa.