MANEJO DE INSTRUMENTOS DE

MEDICION

TECNOLOGIA MECANICA I

Introducción En los procesos de maquinado, la medición se limita

normalmente a tamaño o dimensión de longitudes, es decir, a medidas lineales. El ancho, la profundidad y el diámetro de círculos son otras expresiones de medida lineal. La escuadra y el grado de angularidad que se expresan en grados, minutos, segundos de arco son otras clases de medidas muy importantes que se emplean en las operaciones de maquinado. Además términos como planura, rectitud, concentricidad o excentricidad y acabado superficial son elemento de la metrología que se encuentran en las operaciones de manufactura que requieren de dispositivos de medición especial.

Abarcaremos algunos de los instrumentos de medición, verificación y control más importantes, que son utilizados en el área de la mecánica.

Estudiaremos los instrumentos adecuados, para poder definir el dimensionado de una pieza o parte mecánica. Es así que presentaremos los instrumentos de medición más comunes en la industria. Entre otros debemos considerar el vernier o pie de rey, el micrómetro o pálmer, el goniómetro, los calibradores, comparadores o gauge, el profundímetro y el micrómetro de interiores.

¿Qué es medir? Es comparar una cantidad desconocida que queremos determinar y

una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir lo llamamos Medida y da como producto un número (cuantas veces lo contiene) que es la relación entre el objeto a medir y la unidad de referencia (unidad de medida). O sea que estamos comparando la cantidad que queremos determinar con una unidad de medida establecida de algún sistema, por ejemplo cierta longitud comparada con cuantos milímetros equivale, una determinada corriente eléctrica con cuantos amperes, cierto peso con cuantos gramos, etc.

  Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar

alterar el sistema que observamos, teniendo en cuenta que las medidas se realizan con algún tipo de error, debido a imperfecciones del instrumento o a limitaciones del medio, errores experimentales, etc.

 

Unidades de medida Al patrón utilizado para medir le llamamos también

Unidad de medida. Debe cumplir estas condiciones: 1º.- Ser inalterable, esto es, no debe cambiar con el

tiempo ni en función de quién realice la medida. 2º.- Ser universal, es decir utilizada por todos los

países,(o por muchos de ellos). 3º.- Debe ser fácilmente reproducible. Reuniendo las unidades patrón que los científicos

han estimado más convenientes, se han creado los denominados Sistemas de Unidades. Uno de ellos que utilizamos en nuestras aulas es el Sistema Internacional.

Errores en las medidas directas El origen de los errores de medición es muy diverso, pero podemos

distinguir: Errores sistemáticos: son los que se producen siempre, suelen

conservar la magnitud y el sentido, se deben a desajustes del instrumento, desgastes etc. Dan lugar a sesgo en las medidas.

Errores aleatorios: son los que se producen de un modo no regular, variando en magnitud y sentido de forma aleatoria, son difíciles de prever, y dan lugar a la falta de calidad de la medición.

Error absoluto: el error absoluto de una medida es la diferencia entre el valor real de una magnitud y el valor que se ha medido.

Error relativo: es la relación que existe entre el error absoluto y la magnitud medida, es adimensional, y suele expresarse en porcentaje.

Error estándar: si no hemos valorado el error que cometemos al medir, tomamos como error estándar:

Cinco veces la apreciación del instrumento. El 5% de la magnitud medida.

Los Instrumentos Los instrumentos de medición son el medio por

el que se hace esta conversión o medida. Dos características importantes de un instrumento de medida son la apreciación y la sensibilidad.

Apreciación es la mínima cantidad que el instrumento puede medir (sin estimaciones) de una determinada magnitud y unidad, o sea es el intervalo entre dos divisiones sucesivas de su escala.

 

  ¿COMO SE CLASIFICAN?

Magnitud física que miden: instrumentos de temperatura, de fuerza, de corriente, etc.

El principio de funcionamiento: mecánicos, neumáticos, hidráulicos, eléctricos, electrónicos, ópticos, etc.

El tipo de lectura: analógicos y digitales. los analógicos utilizan escalas graduadas y generalmente agujas indicadoras, mientras que los digitales muestran la lectura en forma de dígitos en una pantalla.

La finalidad y sitio de empleo: instrumentos de laboratorio, campo ( uso en exteriores ), y de taller o industria.

 

Conceptos Básicos Rango o campo de medida: es el conjunto de valores de la variable

medida que está comprendido dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida del instrumento.

Alcance: es la diferencia algebraica entre los valores superior en inferior del rango del instrumento.

Escala: factor numérico que relaciona la cantidad medida con la indicación del instrumento.

Apreciación: Es la mínima lectura que puede hacerse sobre la escala.

Tolerancia o precisión: define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio.

Sensibilidad: es la razón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, después de haber alcanzado el estado de reposo.

 

Calibrador o Pie de Rey La escala vernier la inventó Petrus Nonius (1492 – 1577),

matemático portugués por lo que denomino nonio. El diseño actual de la escala deslizante debe su nombre al francés Pierre Vernier (1580 – 1637), quien la perfecciono.

  Este instrumento fue elaborado para satisfacer la necesidad de

un instrumento de la lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en una sola operación, el calibrador típico puede tomar tres tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades. Consta de una regla provista de un nonio.

  El nonio es un aparato destinado a la medida precisa de

longitudes o de ángulos. El empleado para la medida de longitudes consta de una regla dividida en partes iguales, sobre la que desliza una reglilla graduada (nonius) de tal forma que n-1 divisiones de la regla se dividen en n partes iguales del nonius.

Si D es la longitud de una de las divisiones de la regla, la longitud de una división de nonius es d=D(8n-1)/n. Se llama precisión p a la diferencia entre las longitudes de una división de la regla y otra del nonius. Así, si cada división de la regla tiene por longitud un milímetro, y se ha dividido nueve divisiones de ella en diez del nonius, la precisión es de 1/10 de mm (nonius decimal).

Componentes del Pie de Rey

1.- Mordazas para medidas externas.2.- Mordazas para medidas internas.3.- Coliza para medida de profundidades.4.- Escala con divisiones en centímetros y milímetros.5.- Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.6.- Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.7.- Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.8.- Botón de deslizamiento y freno.

Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.

Este tipo de pie de rey está equipado con un tornillo de ajuste el cual se utiliza para mover el cursor lentamente cuando se usa como un calibrador fijo, este tipo permite el ajuste fácil del cursor.

Este otro, llamado calibrador de carátula, está equipado con un indicador de carátula en lugar de un nonio para permitir la lectura fácil de la escala.

Micrómetro El micrómetro (del griego micros, pequeño, y metron, medición),

también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001 mm) (micra).

Para ello cuenta con dos puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores normalmente es de 25 mm aunque existen también los de 0 a 30, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc.

Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento.

Partiendo de un micrómetro normalizado de 0 a 25 mm, de medida de exteriores, podemos diferenciar las siguientes partes:

1. Cuerpo: que constituye el armazón del micrómetro.2. Tope: que determina el punto cero de la medida3. Espiga: elemento móvil que determina la lectura del micrómetro.4. Tuerca de fijación: que permite bloquear el desplazamiento de la espiga.5. Trinquete: que limita la fuerza ejercida al realizar la medición.6. Tambor móvil, solidario a la espiga, en la que está gravada la escala móvil de 50 divisiones.7. Tambor fijo: solidaria al cuerpo, donde está grabada la escala fija de 0 a 25 mm.

Lectura del Micrómetro Todos los tornillos micrométricos empleados en el sistema

métrico decimal tienen una longitud de 25 mm, con un paso de rosca de 0,5 mm, de modo que girando el tambor una vuelta completa el palpador avanza o retrocede 0,5 mm.

El micrómetro tiene una escala longitudinal, línea longitudinal que sirve de fiel, que en su parte superior presenta las divisiones de milímetros enteros y en la inferior las de los medios milímetros, cuando el tambor gira deja ver estas divisiones.

En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales, indicando la fracción de vuelta que ha realizado, una división equivale a 0,01 mm.

Para realizar una lectura, nos fijamos en la escala longitudinal, sabiendo así la medida con una apreciación de 0,5 mm, el exceso sobre esta medida se ve en la escala del tambor con una precisión de 0,01 mm.

ProfundimetroEl profundímetro se asemeja a un micrómetro de exterior, pero sin horquilla y por lo tanto sin husillo fijo. El husillo móvil determina la lectura de una profundidad o agujero ciego. Su lectura se efectúa de la misma forma que el micrómetro o pálmer. En la figura se observan las partes del profundímetro.

Calibres de herradura Una pieza, por ejemplo un árbol, no es utilizable sino cuando su

medida real está comprendida entre la cota mínima y la máxima. Para comprobar estas medidas límites se emplean los calibres de herradura. Estos calibres tienes dos sitios distintos en que comprobar las medidas y corresponden respectivamente a la medida máxima y la mínima. La pieza es “buena” cuando la parte destinada a comprobar la cota máxima puede pasar resbalando sobre la pieza; esta pieza es “desperdicio” (ósea inaprovechable) cuando la parte del calibre destinada a la cota mínima pasa sobre la pieza. Se designan ambos lados del calibre como lado de “pasa” o lado “bueno” y lado de “no pasa” o lado “malo”.

  El control de medidas de las piezas por medio de los calibres de

herradura no constituye en realidad una medición sino una comprobación o verificación, por que únicamente se determina así si la medida real esta comprendida entre las medidas limites sin dar con ello medida exacta alguna.

Verificación con Calibre de Herradura o de Exteriores. La medición con el pie de rey o con el palmer resulta engorros

porque la medida debe ser ajustada cada vez. Con instrumentos de comprobación fijos se ahorra uno el ajuste a cada medida; entre los dos palmos de medición no se puede comprobar sino una sola medida.

  Designación de los calibres de herradura.- La medida de ajuste

grabada sobre el calibre tiene que coincidir con la que figura en el plano. Las diferencias se indican sobre los calibres en u (1u=0.001 mm). El lado malo o lado de “no pasa” se caracteriza por in pintado en rojo y por llevar achaflanadas las garras de medida.

  Para diámetros hasta los 100 mm se emplean calibres de doble

herradura. Las medidas mayores se comprueban con dos calibres. Existen también calibres en que los lados de “pasa” y de “no pasa” se hallan dispuestos uno tras otro en la misma herradura.

Manejo de los calibres de herradura.- Para emplearlos hay que limpiar previamente los planos de medida en el calibre y en la pieza. El calibre y la pieza a medir han de estar a la misma temperatura. No debe emplearse la fuerza para hacer comprobaciones. Observaciones: ¡No compruebe piezas que estén en movimiento! 

Reloj ComparadorSe utiliza para la verificación de piezas, que por sus propios medios no da lectura directa, pero es útil para comparar las diferencias que existen en la cota de varias piezas que se quieran verificar.

La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de milímetros o incluso de milésimas de milímetros según la escala a la que esté graduado 

Precauciones a la hora de medir Punto 1: Verifique que el calibrador no esté dañado. Si el calibrador es manejado frecuentemente con rudeza, se inutilizará antes de

completar su vida normal de servicio, para mantenerlo siempre útil no deje de tomar las precauciones siguientes:

1) Antes de efectuar las mediciones, limpie de polvo y suciedad las superficies de medición, cursor y regleta, particularmente remueva el polvo de las superficies deslizantes; ya que el polvo puede obstruir a menudo el deslizamiento del cursor.

2) Cerciórese que las superficies de medición de las quijadas y los picos estén libres de dobleces o desportilladuras.

3) Verifique que las superficies deslizantes de la regleta estén libres de daño. Para obtener mediciones correctas, verifique la herramienta acomodándola como

sigue: A) Esté seguro de que cuando el cursor está completamente cerrado, el cero de la

escala de la regleta y del nonio estén alineados uno con otro, también verifique las superficies de medición de las quijadas y los picos como sigue:

- Cuando no pasa luz entre las superficies de contacto de las quijadas, el contacto es correcto.

- El contacto de los picos es mejor cuando una banda uniforme de luz pasa a través de las superficies de medición.

B) ) Coloque el calibrador hacia arriba sobre una superficie plana, con el medidor de profundidad hacia abajo, empuje el medidor de profundidad, si las graduaciones cero en la regleta y la escala del nonio están desalineados, el medidor de profundidad está anormal.

C) ) Verifique que el cursor se mueva suavemente pero no holgadamente a lo largo de la regleta.

Punto 2: Ajuste el calibrador correctamente sobre el objeto que está midiendo

Coloque el objeto sobre el banco y mídalo, sostenga el calibrador en ambas manos, ponga el dedo pulgar sobre el botón y empuje las quijadas del nonio contra el objeto a medir, aplique sólo una fuerza suave.

Método correcto de manejar los calibradores

Medición de exteriores

Coloque el objeto tan profundo como sea posible entre las quijadas.

Si la medición se hace al extremo de las quijadas, el cursor podría inclinarse resultando una medición inexacta.

Sostenga el objeto a escuadra con las quijadas como se indica en (A) y (B), de otra forma, no se obtendrá una medición correcta.

Medición de interioresEn esta medición es posible cometer errores a menos que se lleve a cabo ,uy cuidadosamente, introduzca los picos totalmente dentro del objeto que se va a medir, asegurando un contacto adecuado con las superficies de medición y tome la lectura.

Al medir el diámetro interior de un objeto, tome el valor máximo (A-3) al medir el ancho de una ranura tome el valor mínimo (B-3).Es una buena práctica medir en ambas direcciones a-a y b-b en A-3 para asegurar una correcta medición.

Medición de agujeros pequeños. La medición de pequeños diámetros interiores es

limitada, estamos expuestos a confundir el valor aparente "d" con el valor real "D"

El mayor valor "B" en la figura o el menor valor "D" es el error.

Medición de profundidad

En la medición de la profundidad, no permita que el extremo del instrumento se incline, no deje de mantenerlo nivelado.

La esquina del objeto es más o menos redonda, por lo tanto, gire el resaque de la barra de profundidad hacia la esquina.

Punto 3: Guarde adecuadamente el calibrador después de usarlo.

Cuando se usa el calibrador, la superficie de la escala se toca a menudo con la mano, por lo tanto después de usarlo, limpie la herramienta frotándola con un trapo, y aplique aceite a las superficies deslizantes de medición antes de poner el instrumento en su estuche.

Tenga cuidado, no coloque ningún peso encima del calibrador, podría torcerse la regleta.

No golpee los extremos de las quijadas yu picos ni los utilice como martillo.

No utilice el calibrador para medir algún objeto en movimiento.