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Manual deMetrologíaPrimera Evaluación deMetrología

Universidad Autónoma de BajaCalifornia Centro de ingeniería yTecnología Unidad Valle de lasPalmas – Campus TijuanaGon alo !vila Arellano


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MANUAL DE METROLOGIA

En la actualidad, el propósito básico de .lasmediciones dimensionales en la industriamanufacturera, es verificar y asegurar con elmínimo de error, que el producto elaboradocoincida con las especificaciones indicadas enel plano de diseño, siendo unos de losconductos para lograr este objetivo, el uso dela MET !"!#$%. &e designa a la Metrología,como la ciencia de todas las mediciones lascuales está 'ec'as para comparar lascondiciones dimensionalmente perceptibles, desólidos o de diversos fenómenos físicos quegeneralmente aceptan unidades de medición.(or lo anterior e)isten varios tipos deMetrología, como* metrología el+ctrica,

metrología t+rmica, metrología química,metrología neumática, metrología geom+trica,etc.

CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR UNLABORATORIO DE METROLOGIADIMENSIONAL.

"os laboratorios de metrología geom+tricadeben cumplir ciertos requisitos de instalación,para que en cualquier momento pueda

determinarse con la mayor seguridad,mediciones y verificaciones con el mínimoerror posible.

adas las mediciones e)traordinariamentepequeñas de las magnitudes que debentomarse en consideración en el proceso demedición y prescindiendo de los errorespersonales, así como de los inevitables que sepresenten en los aparatos de medida, para lainstalación y montaje del laboratorio de

metrología geom+trica, deben cumplirse lossiguientes requisitos principales*

a- Temperatura

b- umedad del aire

c- $luminación

d- $nstalación e)enta de vibraciones y polvo

a) Temperatura de medició . ebido a quetodos los cuerpos presentan distinta dimensióncuando se les mide a diferentes temperaturas,la temperatura de trabajo se 'a normali/adointernacionalmente, para que los paísesad'eridos a $. &. ! 0!rgani/ación $nternacionalde Estándares-, 'an adoptado el valor de 12 34 5 2.6, seg7n la recomendación 8, la cualrecibe el nombre de temperatura de referencia.(or consiguiente, los instrumentos y equiposde medición que e)isten se encuentranajustados a esta temperatura de referencia,conservando esta misma temperatura para

efectos de comprobación. El mantenimiento deuna temperatura constante en el local demedición se logra con una instalación de unequipo de aire acondicionado

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!) "umedad e e# aire. Este requisito esimportante dado que si esta 'umedad ese)cesiva, perjudica a las pie/as por medir y aelementos del propio equipo, produciendosuperficies corroídas. (or lo anterior, elacondicionamiento de aire debe proporcionar,

no solamente la temperatura correcta, sinotambi+n el adecuado grado de 'umedad de laatmósfera de la sala de mediciones. El gradode 'umedad relativa del aire que se requiereen los procesos de medición es del orden de629.

c) La i#umi ació . 4uando se proyecta unainstalación de alumbrado, la visión del t+cnicode iluminación debe tener en cuenta que unailuminación defectuosa e)ige el ojo 'umano un

esfuer/o mayor de trabajo, ocasionandocansancio prematuro, esco/or de ojos, dolor de cabe/a y disminución de la agude/a visual.En resumen, una iluminación adecuada,permite al operario desarrollar un trabajo encondiciones óptimas que ocasiona menoserrores en el proceso de medición, además,que este se efect7a con mayor seguridad yrapide/.

d) I $ta#ació e%e ta de &i!raci' e$ (p'#&' . :n laboratorio de metrologíageom+trica debe estar protegido devibraciones y ruidos que afecten un primer lugar a los aparatos de medición y por consiguiente a las mediciones efectuadas.4uando no se pueda evitar, que en la cercaníadel mismo se produ/can c'oques opercusiones de elementos mecánicos, debeprocurarse por lo menos, que el montaje de losaparatos sea elástico, o a7n mejor, que la sala

de medición se encuentre en un subterráneoasí se tendrá menor problema para eliminar lasvibraciones, que afectan los mecanismos delos equipos de medición ocasionándolesdesajustes.

!tro punto que debe tomarse en cuenta por dos ra/ones importantes, es la introducción de

polvo a la sala de medición. $- "a sala demedición debe estar e)enta de polvo, para queno se depositen partículas sobre la superficiede medición y obtener lecturas libres de error,como lamento de polvo y otras partículase)trañas. $$- El organismo 'umano debe

disponer de aire lo más puro posible, para larespiración de los operarios durante el procesode medición. En la sala de medición con aireacondicionado, se obtienen una circulación deaire puro y lavado con un elevado grado depure/a lo que resulta muy ventajoso por lasra/ones antes mencionadas. !trasrecomendaciones. El piso debe recubrirse conmateriales a'ulados como el linóleo, ya que elpiso de cemento es totalmente inadecuadodebido a la formación de polvo. "as mesas detrabajo deben ser rígidas para que no sufranvibraciones al apoyarnos, así los aparatos demedición que están montados entre dic'asmesas, no sufran alteraciones en sufuncionamiento provocando error en lamedición.

UNDAMENTOS DE LA TEORÍA DEMEDICI*N

C' cept' de medició

El concepto de medición se define como ;elresultado de una comparación cuantitativa,entre un patrón predefinido y una magnituddesconocida;, si el resultado va a ser significativo, dos condiciones deben reunirseen el acto de medir y +stos son* a-


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oy en día, e)isten 7nicamente dos sistemasnormales de medidas lineales en uso general*a- El sistema m+trico decimal b- El sistemaingl+s

a) E# $i$tema m+tric' decima#. "a longitudlegalmente establecida para este sistema, es=el metro> y su definición 'a venido sufriendomodificaciones desde que se enunció en?rancia en 8@A6 de la manera siguiente* =elmetro es la longitud de la die/millon+simaparte del cuadrante del meridiano terrestre quepasa por (arís>. ebido al progreso de latecnología, está definición se 'a venidocorrigiendo, siendo la más reciente de la queestableció el comit+ científico de la oficinainternacional de pesas y medidas, definiendo

al metro en función de la longitud de onda dela forma siguiente* el metro equivale a8.B62,@BC.@C longitudes de onda de la rayanaranja del criptón DB, obtenida en el salto delnivel energ+tico 1(82 al 6 6 e)citada a latemperatura del punto triple del nitrógeno>.

!) Si$tema i ,#+$ . El sistema ingles se utili/aprincipalmente en la 4ommon ealt' Fritánicay en los Estados :nidos, teniendo cada uno deellos un patrón representativo. El patrón

Fritánico es la =yarda tipo imperial> que seconserva en el departamento del 4omit+ de4omercio 0&tandards, department of t'e boardof trade-. "a definición actual de este patrón se'a logrado tambi+n mediante modificaciones'ec'as desde el siglo G$$$, en que se construyóel patrón de una barra de bronce de secciónrectangular del tipo de caras rectangulares. En8DD6 se legali/o el patrón actual y consiste enuna barra de bronce de CD pulgadas de

longitud y de una pulgada cuadrada desección. En la superficie superior de la barra'ay dos cavidades circulares cuyos centrosdistan CB pulgadas, tienen media pulgada dediámetro y media de profundidad, en el fondode cada una 'ay una clavija de oro de unad+cima de pulgada de diámetro. "a forma de la

barra se indica en la figura 1.C y puedeapreciarse que las superficies de las clavijasde oro están en el plano neutro de la barra,donde los efectos de pandeo son mínimos.

Err're$ de# aparat'.

efectos de construcción.H los equipos demedición llegan a las manos del usuario uoperador con un cierto error, el cual, al usarsese debe corregir la medición reali/ada, alaplicar un factor de corrección que el mismofabricante proporciona para este propósito.Este error se debe a las imperfecciones demaquinado y construcción del aparato o equipode medición, como es sabido, es difícil ysumamente costoso 'acer pie/as e)actamente

iguales, pero si se busca que estas pie/asest+n dentro del rango dimensional permisible.El factor de corrección mencionadoanteriormente, es obtenido por el fabricante atrav+s de estudios y ensayos, el cual trata decompensar el error involuntario con quefunciona el aparato o equipo de medición. "osfactores que generan error debido al equipo demedición pueden ser los siguientes* I

%rticulaciones y juegos I efectos de rectitud yforma I (eso, concentricidad, inclinación de

contactos I efectos de alineamientos ycentrado !tras causas de error del aparato,son debidas a las deformaciones mecánicas ypueden ser las siguientes* 8. eformacionespermanentes debidas al desgaste 1.

eformaciones elásticas debidas a* I4ompresión general I 4ompresión local I?le)ión, torsión (or las ra/ones antesdescritas, se recomienda que los equipos demedición se verifiquen convenientemente con

cierta frecuencia, los elementos necesariospara 'acerlo correctamente los veremos másadelante.

Err're$ de# 'perad'r

"os errores de medición personales sonnaturalmente inevitables pero pueden

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disminuirse mediante la práctica, de tal modoque el operador en su función de medir deberátener cuidado en incurrir en ellos en el menor grado posible. "os errores principales que eloperador puede cometer son los siguientes*

Err'r de para#a-e. Este resulta de laincorrecta posición del operador para leer lalectura que indica el aparato, la manerarecomendable es que el operador se coloqueen posición perpendicular a la escala ocarátula donde deberá 'acer la lectura.

Err'r de preci$ió . Este sucede cuando elaparato o instrumento carece en suconstrucción, de alg7n elemento que neutraliceo regule un e)ceso de esfuer/o utili/ado en elmanejo del aparato. En la mediciónpropiamente dic'a no debe olvidarse que si laacción se efect7a con mayor o menor esfuer/o, se producirá una medición de lecturade valor distinto que dependerá del grado deesfuer/o utili/ado debido a aplanamientos delas superficies de contacto de dic'o

instrumento. Tambi+n se tiene el caso, cuandose utili/an calibres que al sujetarlomanualmente con una fuer/a mayor a lanecesaria, la sensibilidad disminuye.

Err'r de p'$ició . !tra fuente de errores,estriba en la colocación incorrecta de los

aparatos o instrumentos a utili/ar o tambi+n delas pie/as a medir. En casi todos los procesosde medición de longitudes, los instrumentos oaparatos deberán colocarse perpendicular paralelamente a la superficie de cuyadimensión se desea medir.

COM/ARADOR DE CAR0TULA.

El comprador de carátula es el aparato másempleado en los talleres de fabricación queademás de usarse para efectuar una medida,tambi+n se les emplea para la verificación delovalamiento, e)centricidad y formasgeom+tricas.

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El comparador no es un instrumentoindependiente, para 'acer mediciones serequiere de un plano de referencia y de unaditamento sujetador del comparador.

M+t'd' de 'peració /ara rea#i1ar #a

medició c' e# c'mparad'r $e pr'cedec'm' $i,ue2

8- 4oloque el comparador en el soporte

1- "impie la pie/a sometida a verificación

C- 4oloque la pie/a seg7n la verificación aefectuar

J- &i la verificación se va a 'acer por comparación, colocar la pie/a sobre un mármol

o placa rectificada

6- (ara verificar e)centricidad, colocar la pie/aentre puntos

B- %juste comparador mediante bloques ogalgas patrón, si se va a verificar una magnitud

por comparación, ajuste el cero del cuadranteen coincidencia con la aguja.

@- &ustituya al patrón de medida con la pie/a averificar, la indicación del aguja en el cuadranteserá a'ora la correspondiente aldespla/amiento del palpador, o sea ladiferencia entre la medida de patrón y la de lapie/a.

COM/ARADOR DIGITAL Es un instrumentode medición que se utili/a en los talleres eindustrias para la verificación de pie/as, es 7tilpara comparar las diferencias que e)isten en lacota de varias pie/as que se quieran verificar.Es un instrumento muy 7til para la verificaciónde diferentes tareas de mecani/ado,especialmente la e)centricidad de ejes derotación. isponible en dos rangos demedidas* H 2H82 mm K 2,6; H 2H16 mm K 2H8;

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CALIBRADOR CON 3ERNIER

GENERALIDADES

El calibrador con vernier es un instrumento demedición indirecta, que se usa ampliamentedebido a su versatilidad de aplicación de aqu+les posible utili/arlo para medir e)teriores,interiores y profundidades dentro de sucapacidad lectura y la legibilidad del mismo."os calibradores con vernier más corrientes,consisten de una regla graduada que formauna

Escuadra, en esta regla se desli/a otraescuadra más pequeña tambi+n graduadallamada nonio o vernier, como se muestra en lafigura.

DESCRI/CI*N.

4omo se dijo anteriormente el calibrador convernier está constituido por una regla de acerograduada, en cuyo e)tremo del lado del origende la escala se prolonga 'acia bajo en formade un bra/o preservando la forma de unaescuadra, el bra/o antes mencionado recibe elnombre de palpador fijo y es donde se apoyan

un lado de la pie/a por medir. El otro lado de lapie/a, que apoya en otros bra/o llamadopalpador móvil similar al anterior, formandootra escala graduada pero más pequeñallamada nonio o vernier, esta segunda escala ononio, se despla/a longitudinalmente sobre laregla o escala principal tal modo que los

escalones de ambos están una frente a la otra,es decir, la pie/a colocada la entre los dospalpadores 0móvil y fijo- determinan unaposición de la escala móvil con respecto alorigen de la escala fija.

Estos instrumentos son fabricados de aceroino)idable tratados t+rmicamente, la superficiede medición o palpadores son ratificadosincurridos para lograr mayor seguridad en lamedición, el espesor de las graduaciones tantode la escala principal como de la vernier ononio deben estar entre 2.2216 y 2.22C6pulgadas, seg7n las norma inglesaD6DD@*8A62. El error má)imo permisible seg7nla norma mencionada anteriormente, es lasiguiente* (ara graduaciones 'ec'as en el

sistema m+trico decimal. asta C22mm 52.21mm e C22 a B22 5 2.2Jmm (aragraduaciones 'ec'as en el sistema ingl+s'asta81 pulgadas 5 2.228 pulgadas e 81 a 1J=5 2.2286 = e 1J a JD =5 2.2212 = El principiode la graduación del nonio estribaprincipalmente en dividir la longitud marcadasobre la reglilla de nonio. e tal modo que die/de sus partes corresponden a nueve de laregla principal, como se muestra en una figuraB.1. "a distancia ), marcada sobre la reglaprincipal F 0escala fija- y dividámosla en die/partes iguales. 4onsideremos a'ora la reglilladesli/ante % de longitud igual a ) 82 A ydivídase en die/ partes iguales, entonces cadaparte valdrá ) 822 A y por tanto será máspequeña que una división de la regla principalen una longitud igual a ) 822 8.

CALIBRADOR CON INDICADOR DECUADRANTE 4 CAR0TULA

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En este calibrador se 'a sustituido la escaladel vernier por un indicador de cuadrante ocarátula operado por un mecanismo de piñón ycremallera logrando que la resolución sea a7nmayor logrando 'asta lecturas de 2.28 mm,figura B.D. &e disponen de calibradores desde

822 mm 'asta 1222 mm y e)cepcionalmentea7n más largos.

CALIBRADORES ELECTRODIGITALES

Estos calibradores utili/an un sistema dedefección de despla/amiento de tipocapacitancia, tienen el mismo tamaño, peso yrango de medición que los vernier estándar,son de fácil lectura y operación, los valores sonleídos en una pantalla de cristal líquido 0"4 -,con cinco dígitos y cuentan con una resoluciónde 2.28 mm, que es fácil de leer y libre deerrores de lectura. 4uentan con una granvariedad de unidades de transmisión de datosque envían las mediciones a una computadoracentral para la administración yalmacenamiento de centrali/ado de datos, susoft are disponible reali/a cálculosestadísticos para la elaboración de diagramas

y cartas de control GH para control estadísticode proceso.

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