BLOQUES PATRÓN

 

Dado que el acto de medir es comparar una magnitud con un patrón determinado, se hace

necesario, en la verificación de dimensiones y formas de las piezas, establecer patrones

lineales y angulares que sirvan de base para el sistema de medición empleado. Se les

conocen también como patrones prismáticos, están compuestos por una serie de reglas

constituidas por paralelepípedos, de acero especial estabilizado, templado y finalmente

lapeados, en los que las superficies contrapuestas son paralelas.

 

Los bloques patrón, calas o galgas patrón, bloques patrón longitudinales (BPL) o bloques

Johansson -en honor a su inventor- son piezas macizas en forma de paralelepípedo, en las

que dos de sus caras paralelas (o caras de medida) presentan un finísimo pulido especular

que asegura excepcional paralelismo y planitud, pudiendo materializar una longitud

determinada con elevada precisión.

 

Estas herramientas se usan para efectuar operaciones de calibración, de precisión y para

calibrar otras herramientas de medición.

 

Generalmente se presentan por juegos de un número variable de piezas y gracias al fino

acabado de sus caras de medida se pueden adherir entre sí mediante un simple deslizamiento

manual, combinándose en la cantidad necesaria para disponer de cualquier valor nominal

existente dentro de su campo de utilización, con escalonamientos de hasta 0,5 micras.

 

De estas características se desprende que los bloques patrón son los dispositivos de longitud

materializada más precisa que existe. Desde que aparecieron en el mercado, a comienzos del

siglo XX, y hasta la actualidad, su diseño y construcción ha evolucionado constantemente y

hoy están sujetos al cumplimiento de la norma internacional ISO 3650.

Es por eso que los requisitos que deben cumplir los bloques patrón son rigurosos y se basan

en su aptitud para ser instrumentos de calibración.

 

Estos requisitos son:

Exactitud geométrica y dimensional: deben cumplir con las exigencias de longitud,

paralelismo y planitud.

Capacidad de adherencia a otros bloques patrón: determinada por su acabado superficial.

Estabilidad dimensional a través del tiempo, es decir, no deben “envejecer”.

Coeficiente de expansión térmica cercano a los metales comunes: esto minimiza los

errores de medición frente a variaciones de temperatura

Resistencia al desgaste y a la corrosión.

 

Materiales que componen los bloques patrón

 

Los bloques patrón están construidos generalmente en acero, pero también se presentan en

otros materiales de mayor dureza y resistencia, como el metal duro y la cerámica, por lo que

el empleo de piezas de uno u otro material dependerá del presupuesto y la aplicación.

 

La dureza media del acero usado en bloques patrón es de 64 HRc (escala Rockwell) y

presenta gran precisión y estabilidad dimensional, así como bajo coeficiente de expansión

térmica. No obstante, las piezas requieren una meticulosa limpieza posterior a su uso y deben

cuidarse las condiciones de almacenamiento, a fin de protegerlas de la humedad y la

corrosión.

 

Los bloques patrón de metal duro, generalmente carburo de tungsteno o carburo de cromo,

presentan el doble de dureza media con respecto a los de acero y por ello son capaces de

ofrecer una sólida adherencia y gran resistencia al desgaste.

Hasta el momento, los bloques patrón de cerámica son los más resistentes al desgaste y la

corrosión, y presentan las mejores propiedades de adherencia y estabilidad. Son piezas de

óxido de zirconio con un tratamiento especial para lograr sus características excepcionales,

que llegan a una dureza media de 130 HRc. Además, la ventaja que poseen frente a los

bloques metálicos es que no se adhiere ningún tipo de impurezas magnéticas, por ejemplo

limaduras de hierro o virutas de acero, lo que introduciría errores en las mediciones y dañaría

la pieza.

 

 

Grados de precisión y usos

 

Aún dentro de cada clase de materiales con los que están construidos, los bloques patrón se

encuentran disponibles en distintas calidades o grados de precisión (en números o, más

antiguamente, en letras), cada grado debidamente clasificado por la norma ISO 3650 y sujeto

a las tolerancias estipuladas por la misma. Una vez más, el empleo de tal o cual grado de

precisión depende de la aplicación, de acuerdo con los datos de la siguiente tabla.

 

Presentación y acoplamiento de bloques patrón

 

Como ya se señaló, los bloques patrón se suministran usualmente en juegos presentados en

estuches de madera, aunque también pueden adquirirse por unidad. Si bien existen muchos,

los juegos más comunes son los de 56 y 112 piezas, que permiten escalonamientos de 1 mm

y 0,5 micras respectivamente. La longitud nominal del bloque más pequeño del juego de 56

piezas es de 1 mm y la del bloque más grande es de 200 mm. En el juego de 112 piezas, la

longitud nominal del bloque más pequeño es de 0,5 micras y la del más grande es de 100 mm.

 

Con frecuencia se presenta la situación en que debe materializarse un valor que no responde

a ninguno de los bloques individuales, es decir, es más probable que tengamos que

materializar, por ejemplo, 12,028 mm que 10 mm exactos. Esta situación se resuelve mediante

el proceso conocido como acoplamiento,combinación o montaje de bloques patrón.

 

En virtud del fino acabado que poseen sus caras de medida, los bloques patrón pueden

adherirse por estas caras para formar un acoplamiento capaz de alcanzar la medida que

deseamos materializar. Sin embargo, no se trata de agrupar bloques al azar, sino de seguir

cuidadosas reglas para lograr la precisión necesaria y proteger los bloques de cualquier daño.

Podemos resumir estas reglas en los siguientes pasos:

n los siguientes pasos:

 

1)      Agrupar los bloques patrón siguiendo la secuencia I-IV que indica la figura, es decir:

cruzarlos en ángulo recto (I), girarlos suavemente en el sentido indicado (II), deslizar uno

sobre otro en el sentido indicado para eliminar la película de aire entre ambos (III) hasta lograr

una perfecta adherencia (IV).

2)      A menos que sea sumamente necesario, deberá evitarse el uso de los bloques

patrón más delgado, ya que son muy frágiles y pueden deteriorarse con facilidad.

3)      Siempre deberá procurarse emplear el menor número posible de bloques patrón (no

más de cinco en total) para que la suma de los pequeños errores propios del bloque

permanezcan con valor despreciable (< 0,001 mm), aunque deberá respetarse la condición 2.

Cuanto más completo sea el juego de bloques patrón, habrá mayores posibilidades de

emplear el menor número de bloques.

4)      Comenzar por elegir los bloques que determinan los valores más pequeños, por

ejemplo, de las milésimas, después los de las centésimas, las décimas, etc.

5)      Para su protección, los bloques patrón más delgados del grupo deberán colocarse en

el medio y los más grandes en los extremos.

6)      Deberá tratarse de lograr un cierto equilibrio de valores entre los bloques patrón más

delgados y los más grandes.

 

Por ejemplo, supongamos que queremos materializar la medida que ejemplificamos

anteriormente, es decir, 12,028 mm y contamos con un juego de bloques patrón de 112

piezas.

 

Comenzando por la cifra que determina los valores más pequeños, podríamos elegir el bloque

de 0,008 mm. Sin embargo, la condición 2 enunciada arriba nos aconseja no utilizar bloques

tan delgados, por lo tanto, elegiremos la pieza de 1,008 mm. A continuación requerimos la

medida de 0,02 mm, pero nuevamente, para satisfacer la condición 2, elegimos el bloque de

1,02 mm. Finalmente, agregamos el bloque de 10 mm para completar el total de (1,008 + 1,02

+ 10) mm = 12,028 mm.

 

 

Cuidado de los bloques patrón

Como toda pieza de precisión, sumamente delicada y de elevado costo, los bloques

patrón requieren un extremo cuidado, tanto en su manipulación como en su almacenamiento,

a fin de evitar deterioros y la pérdida de sus propiedades. Para ello, debemos tener en cuenta

lo siguiente:

 

El ambiente de trabajo deberá estar a 20ºC o a una temperatura lo más cercana posible a

ese valor, ya que es a la cual se calibran los bloques patrón. Debe ser un ambiente

protegido de atmósferas húmedas, polvorientas o corrosivas, como así también de la luz

solar, radiaciones térmicas, campos magnéticos o eléctricos.

 

Para el cuidado de los bloques patrón se deberá trabajar siempre sobre superficies

blandas (goma, gamuza, etc.) y utilizar guantes o pinzas, evitando usar las manos

desprotegidas, que podrían estar sucias o húmedas. Antes del uso, los bloques deberán

limpiarse cuidadosamente con solventes apropiados para quitar el lubricante que los

protege. Deben manipularse sin tocar sus caras de medida ni tomar varios a la vez en la

mano, como tampoco dejarlos permanecer mucho tiempo en la mano para que no se

calienten.

 

Si se construyen acoplamientos, estos nunca deberán forzarse para encajar en el

alojamiento a medir y deberán desmontarse tan pronto como sea posible para evitar que

los bloques queden adheridos permanentemente.

 

Después del uso, los bloques patrón deberán limpiarse nuevamente, lubricarse y

guardarse en su estuche.

 

Observando estos cuidados, la vida útil de los bloques patrón es muy prolongada. Es

habitual que los fabricantes también comercialicen elementos de montaje, accesorios, guantes

y kits de limpieza junto con los juegos de bloques patrón.

 

Si bien los bloques patrón de sección rectangular son los más comunes, algunas firmas

también comercializan bloques patrón de sección cuadrada, y tanto uno como otro tipo se

encuentran disponibles en medidas métricas y en pulgadas, con un amplio surtido de juegos

que responden a las necesidades más exigentes.