Calibracin Reglas Graduadas MetlicasTamara ChvezPedro Ynez

Universidad de las Fuerzas Armadas ESPEDpto. de la Energa y MecnicaSupervisor: Ing. Csar . TumipambaSangolqu, 20 de enero del 2015

ResumenLa calibracin de pie de rey es una operacin propia de un sistema de calidad. El pie de rey es un instrumento de medida para el control dimensional de elementos. La calibracin de un pie de rey debe ser una operacin planificada y sus resultados deben ser verificados conformes a un criterio de aceptacin/rechazo preestablecido. El presente informe de calibracin corresponde a tres reglas graduadas metlicas (DIAMOND, WELLER y KDS) de alcance mximo 305 mm, y est realizado segn la norma NOM-040-SCFI-1994, y con la gua del CEM (Centro Espaol de Metrologa) DI-008.Palabras clave: calibracin, metrologa, instrumentos, patrn

ndice

Resumen11.Introduccin32.Anlisis Terico33.Instrumentos y Equipos73.1.Instrumentos73.2.Equipos74.Procedimiento74.1.Condiciones Ambientales74.2.Verificacin Visual.84.3.Verificacin de la indicacin de graduacin:84.4.Exactitud:105.Resultados115.1.Registro de Resultados115.2.Anlisis de Resultados156.Conclusiones y Recomendaciones186.1.Conclusiones186.2.Recomendaciones187.Apndice198.Referencias21

1. IntroduccinLa calibracin se define como: la comparacin de un estndar de medicin, o de un equipo, con un estndar o equipo de mayor exactitud, para detectar y cuantificar imprecisiones y reportarlas o eliminarlas mediante un ajuste (EPA, 2008). En este sentido, la calibracin es la actividad de control de calidad ms importante dentro de la medicin, ya que establece la relacin del valor medido por un equipo con un valor convencionalmente real, dando validez y trazabilidad a la medicin. La trazabilidad es un concepto fundamental que debe considerase en los programas de calibracin. Segn la NMXZ- 055:1996 INMC se define trazabilidad como: propiedad del resultado de una medicin o del valor de un patrn, tal que sta pueda ser relacionada con referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas incertidumbres determinadas.Cuando se utilizan los equipos de medicin de manera continua, la exactitud y la precisin de la medicin varan gradualmente a causa del desgaste de sus partes o por interferencias causadas por la acumulacin de polvo o mugre, por lo que es necesario validarlas por medio de una calibracin y corregirlas, si es necesario.

2. Anlisis TericoReglas graduadasUna regla es esencialmente una barra delgada que se utiliza para trazar lneas rectas y que, por lo general, contiene lneas calibradas mediante las cuales se puede medir una longitud. Por medir una longitud se entiende determinar la distancia en lnea recta comprendida entre dos caras, dos generatrices o dos aristas de una pieza, o bien, entre lneas o puntos marcados en la pieza, en cuyo caso el instrumento utilizado para tales mediciones se denomina regla graduada. Las aplicaciones de la regla van de geometra a dibujo tcnico, impresin, construccin, mecnica, carpintera, ingeniera y Las reglas graduadas responden a normas DIN, pueden estar graduadas tanto en la escala del sistema mtrico como del sistema ingls-imperial (o ambas) y existen diversos tipos. Enumerndolas en orden creciente de precisin podemos mencionar los siguientes tipos: Reglas de escritorioSon las reglas graduadas ms comunes y se utilizan para tres propsitos principales: para medir, para ayudar en el trazado de lneas rectas y como gua para el corte recto con una cuchilla. Generalmente, estn construidas en plstico o madera, tienen de 20 a 100 cm de longitud (siendo este ltimo el tpico metro comercial) y estn graduadas en milmetros y, en algunos casos, en medios milmetros. Metros plegablesEl primer metro plegable data de 1851, cuando fue inventado por el alemn Anton Ullrich. Los actuales, usados principalmente en carpintera, herrera y otras actividades de la construccin, estn sujetos a la norma DIN 6400. Por lo general, estn construidos en madera (aunque tambin los hay de metal, de nylon y de fibra de vidrio) y poseen los cantos reforzados en acero o aluminio. Tienen 1 o 2 metros de longitud y la graduacin puede estar grabada, impresa, estampada o laminada. No son muy exactos, ya que admiten una tolerancia de 1 a 2 mm en 1000 mm de longitud. Cintas mtricasLa gran ventaja de las cintas mtricas es que no slo pueden enrollarse, sino tambin medir lneas y superficies curvas porque son flexibles. Responden a la norma DIN 6403 y se presentan con o sin carcasa protectora. Las que no tienen carcasa son tpicamente las llamadas cintas de costura, empleadas tanto en alta costura como en corte y confeccin. Estn construidas en hule, tela o plstico y su longitud estndar es de 1,50 m.Las cintas mtricas con carcasa (a veces denominadas cintas de agrimensor) presentan mayor exactitud y se subdividen en dos tipos, dependiendo de su longitud. Las del primer tipo, tambin llamadas metros flexibles, son de acero inoxidable acanalado y tienen entre 1 o 2 m de longitud. Su carcasa es metlica o plstica y estn graduadas en centmetros y milmetros, y a veces tambin en pulgadas y fracciones de pulgada. La tolerancia de estas cintas oscila entre 0,1 mm en 1000 mm y 0,15 mm en 2000 mm de longitud.Los metros plegables y las cintas mtricas sirven para mediciones groseras, en virtud de su elevada tolerancia.

Medicin con ReglasLa herramienta de medicin ms comn en el trabajo de taller mecnico es la regla de acero. Se emplea cuando hay que tomar medidas rpidas y cuando no es necesario un alto grado de exactitud. Las reglas de acero, en pulgadas, estn graduadas en fracciones o decimales; las reglas mtricas suelen estar graduadas en milmetros. La exactitud de la medida que se toma depende de las condiciones y del uso correcto de la regla.

Regla de AceroLas reglas de acero se fabrican de una gran variedad de tipos y tamaos, adecuados a la forma o tamao de una seccin o la longitud de una pieza. Ara satisfacer los requisitos de una pieza que se produce y que se va a medir, hay disponibles reglas graduadas en fracciones o decimales de pulgada o en milmetros. Los tipos de reglas ms utilizados en el trabajo de taller mecnico se describen a continuacin:a) Regla rgida de acero templado. Generalmente tiene cuatro escalas, dos en cada lado; se fabrican en diferentes longitudes, la ms comn es de 6 pulgadas o 150mm.b) Regla flexible. Similar a la anterior pero ms estrecha y delgada, lo que permite flexionarla, dentro de ciertos lmites, para realizar lecturas donde la rigidez de la regla de acero templdo no permite la medicin adecuada.

Figura 2.1. Regla rgida de acero templado.

Figura 2.2. Regla flexible de acero.

La mnima divisin de escala de estas reglas suele ser E= 0,5 mm. Los trazos se sitan en uno o en ambos bordes de la cara graduada. Algunas reglas presentan biselado el borde graduado e incluyen resaltes o prolongaciones para facilitar su manipulacin.

Figura 2.3. Croquis ampliado con disposicin disposiciones habituales de los trazos.

Lectura de reglas graduadas en milmetrosLas reglas mtricas suelen estar graduadas en milmetros y medios milmetros y se emplean para lecturas que no requieren gran exactitud. Estas reglas estn disponibles en longitudes de 150 mm hasta 1 m. Al medir con una regla mtrica proceda como sigue:1. Anote el nmero de divisiones principales que se ven; cada divisin tiene un valor de 10 mm.2. Si la regla tiene graduaciones en milmetros, sume el nmero de lneas que aparecen despus de alguna lnea principal. Cada lnea tiene un valor de 1 mm.3. Si la regla est graduada (en medios milmetros), la graduacin ms pequea nos indica medio milmetro ms la lectura en milmetros que ya tenemos.

3. Instrumentos y Equipos

Regla Metlica graduada

3.1. InstrumentosDenominacinMarcaAlcance# SerieProcedenciaCdigo

Regla Metlica 1Diamond305 mmS/RChinaREM001

Regla Metlica 2Weller300 mmS/RUSAREM002

Regla metlica 3KDS300 mmS/RJapnREM003

Disolvente para limpieza Pao suave

3.2. EquiposDenominacinMarcaAlcance# SerieProcedenciaCdigo

Microscopio de herramientasCarl Zeiss Jena0-100 mm0,001 mmB0202L010100001AlemaniaN/R

4. Procedimiento4.1. Condiciones AmbientalesTodo el instrumental que ha de intervenir en una calibracin tiene que permanecer al menos tres horas en el lugar de la misma con el fin que no existan errores debidos a los efectos de temperatura; el lugar donde se realiza la calibracin debe estar limpio.La calibracin ser realizada en un lugar acondicionado con una temperatura que se mantenga en (202)C y humedad relativa de 40% a 60%.

4.2. Verificacin Visual.Antes del comienzo de una calibracin se realiza una limpieza e inspeccin visual del instrumento as:4.2.1. Limpiar tanto las superficies de medicin del instrumento, como los equipos a utilizar, con un pao suave empapado en disolvente para limpieza. 4.2.2. Realizar un examen visual a las superficies de medicin del pie de rey para saber si poseen manchas de xido, si existen golpes o araazos en las partes esenciales de la regla: el arista de medida y la superficie de apoyo.4.2.3. Se lleva a cabo la verificacin de las especificaciones tales como:Unidades de graduacin, Longitud nominal, Nmeros y trazos indicadoresAcabado y construccin 4.2.4. Registrar los resultados en la tablas 4.1 puntuando las caractersticas con nmeros del 1 al 5, siendo el 5 el que determine un excelente estado de la caracterstica mencionada, si es necesario indicar tambin las observaciones.4.2.5. Repetir el procedimiento para las tres reglas.

Tabla 4.1 Inspeccin FsicaPartesCalificacinObservaciones

12345

Indicacin de graduacin

Expresa unidades de medida

Trazos indicadores

Arista de medida

Superficie de apoyo

xido

4.3. Verificacin de la indicacin de graduacin:Determinamos la longitud nominal de la regla, y dividimos este nmero para ocho, obteniendo as siete medidas intermedias, que ser en donde realicemos el anlisis y las mediciones.4.3.1. Ancho de los trazos indicadores:4.3.1.1. Colocamos la regla en el microscopio de medicin, se enrasa el trazo de cada una de las medidas intermedias de la escala con el retculo del microscopio y, tomando como referencia dicho enrase, se desplaza el microscopio desde el inicio del trazo indicador hasta el final, as para cada una de las medidas.4.3.1.2. Repetir el procedimiento tres veces para cada medida intermedia, y registrar los datos en la tabla 4.2.4.3.1.3. Repetir el procedimiento con las tres reglas.Tabla 4.2 Ancho de trazos indicadoresNMedidas IntermediasAncho de trazosError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,50

275,00

3112,50

4150,00

5187,50

6225,00

7262,50

4.3.2. Distancia entre trazos indicadores:4.3.2.1. Colocamos la regla en el microscopio de medicin, se enrasa el trazo de cada una de las medidas intermedias de la escala con el retculo del microscopio y, tomando como referencia dicho enrase, se desplaza el microscopio desde el inicio del trazo indicador hasta el inicio del siguiente trazo, as para cada una de las medidas.4.3.2.2. Repetir el procedimiento tres veces para cada medida intermedia, y registrar los datos en la tabla 4.3.4.3.2.3. Repetir el procedimiento con las tres reglas.NMedidas IntermediasDistancia entre trazosError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,50

275,00

3112,50

4150,00

5187,50

6225,00

7262,50

4.4. Exactitud:Durante el proceso de calibracin las medidas sern materializadas con bloques patrn longitudinales y se realiza como se indica a continuacin: 4.4.1. Se instalan sobre la mesa de planitud: la regla graduada a calibrar y la regla patrn4.4.2. Uniendo las dos indicaciones de la graduacin de medicin y hacindolas coincidir exactamente en sus orgenes.4.4.3. Verificamos con la lupa.4.4.4. Para determinar el error debe usarse la siguiente expresin:

Donde:E= es el error. Lectura obtenida de la regla graduada patrn. Lectura obtenida de la regla graduada a calibrar.4.4.5. Registrar los resultados en la tablaTabla 4.3 Determinacin de error de exactitudReglasAlcance (mm)Regla patrn (mm)Error

1305

2300

3300

4.4.6. Analizamos los resultados.

5. Resultados 5.1. Registro de Resultados5.1.1. Inspeccin FsicaRegla Metlica DIAMOND PartesCalificacinObservaciones

12345

Indicacin de graduacinX

Expresa unidades de medidaX

Trazos indicadoresX

Arista de medidaXLeves deformaciones en las esquinas

Superficie de apoyoX

xidoXManchas de moho

Regla Metlica WELLERPartesCalificacinObservaciones

12345

Indicacin de graduacinX

Expresa unidades de medidaX

Trazos indicadoresXPoco legibles, estn marcados pero sin color

Arista de medidaXLeves deformaciones en las esquinas

Superficie de apoyoXLeves deformaciones en las esquinas

xidoXManchas de moho

Regla Metlica KDSPartesCalificacinObservaciones

12345

Indicacin de graduacinX

Expresa unidades de medidaX

Trazos indicadoresX

Arista de medidaX

Superficie de apoyoX

xidoX

5.1.2. Ancho de trazos indicadoresRegla Metlica DIAMONDNMedidas IntermediasGrosor de lneaError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,500,1500,1520,1500,1510,0012-0,0010,00440,44

275,000,1510,1530,1530,1520,0012-0,0020,01561,56

3112,500,1500,1500,1530,1510,0017-0,0010,00670,67

4150,000,1480,1480,1490,1480,00060,002-0,01111,11

5187,500,1500,1500,1480,1490,00120,001-0,00440,44

6225,000,1500,1520,1500,1510,0012-0,0010,00440,44

7262,500,1490,1510,1500,1500,00100,0000,00000,00

Regla Metlica WELLERNMedidas IntermediasGrosor de lneaError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,500,1530,1520,1470,1510,0032-0,0010,00440,44

275,000,1510,1530,1530,1520,0012-0,0020,01561,56

3112,500,1500,1540,1530,1520,0021-0,0020,01561,56

4150,000,1480,1530,1490,1500,00260,0000,00000,00

5187,500,1470,1500,1480,1480,00150,002-0,01111,11

6225,000,1500,1520,1470,1500,00250,000-0,00220,22

7262,500,1490,1510,1500,1500,00100,0000,00000,00

Regla Metlica KDSNMedidas IntermediasGrosor de lneaError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,500,1530,1540,1470,1510,0038-0,0010,00890,89

275,000,1510,1540,1530,1530,0015-0,0030,01781,78

3112,500,1500,1500,1530,1510,0017-0,0010,00670,67

4150,000,1490,1530,1490,1500,00230,0000,00220,22

5187,500,1470,1490,1480,1480,00100,002-0,01331,33

6225,000,1500,1520,1470,1500,00250,000-0,00220,22

7262,500,1520,1510,1500,1510,0010-0,0010,00670,67

5.1.3. Distancia entre trazos indicadoresRegla Metlica DIAMONDNMedidas IntermediasDistancia entre trazosError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,500,4990,4980,4970,4980,00100,002-0,00400,40

275,000,4970,5000,5030,5000,00300,0000,00000,00

3112,500,5010,4970,4990,4990,00200,001-0,00200,20

4150,000,5010,4980,4960,4980,00250,002-0,00330,33

5187,500,5020,4990,5030,5010,0021-0,0010,00270,27

6225,000,5000,4990,5000,5000,00060,000-0,00070,07

7262,500,5010,5010,5000,5010,0006-0,0010,00130,13

Regla Metlica WELLERNMedidas IntermediasDistacia entre trazosError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,500,4970,4980,4970,4970,00060,003-0,00530,53

275,000,4970,5010,5030,5000,00310,0000,00070,07

3112,500,5040,5020,4990,5020,0025-0,0020,00330,33

4150,000,5010,4950,4960,4970,00320,003-0,00530,53

5187,500,5020,4990,5030,5010,0021-0,0010,00270,27

6225,000,5000,4970,5000,4990,00170,001-0,00200,20

7262,500,5010,5030,5000,5010,0015-0,0010,00270,27

Regla Metlica KDSNMedidas IntermediasDistancia entre trazosError AbsolutoError RelativoError %

d1d2d3

137,500,4980,5000,4990,4990,00100,001-0,00200,20

275,000,4970,5010,5000,4990,00210,001-0,00130,13

3112,500,5000,4990,4990,4990,00060,001-0,00130,13

4150,000,5010,4990,4990,5000,00120,000-0,00070,07

5187,500,5020,4990,5030,5010,0021-0,0010,00270,27

6225,000,5000,4990,5000,5000,00060,000-0,00070,07

7262,500,5010,5000,5000,5000,00060,0000,00070,07

5.1.4. ExactitudReglasAlcance (mm)Regla patrn (mm)Error

13053050,00

2300300,50,50

33003000,00

2

5.2. Anlisis de ResultadosDe las tablas obtenidas en la seccin 5.1, pudimos obtener los siguientes resultados:5.2.1. Ancho de trazos indicadores

Figura 5.1. Error de precisin en el ancho de trazos regla metlica DIAMOND

Figura 5.2. Error de precisin en el ancho de trazos regla metlica WELLER

Figura 5.3. Error de precisin en el ancho de trazos regla metlica KDS

Al analizar las grficas podemos determinar el error de precisin de las reglas, al establecer la diferencia entre el mximo y el mnimo de cada grfica, que es: Regla Metlica DIAMOND: 0,004 mm Regla Metlica WELLER: 0,004 mm Regla Metlica KDS: 0,0047 mm

5.2.2. Distancia entre trazos indicadores

Figura 5.4. Error de precisin en la distancia entre trazos regla metlica DIAMOND

Figura 5.5. Error de precisin en la distancia entre trazos regla metlica WELLER

Figura 5.6. Error de precisin en la distancia entre trazos regla metlica KDS

Al analizar las grficas podemos determinar el error de precisin de las reglas, al establecer la diferencia entre el mximo y el mnimo de cada grfica, que es: Regla Metlica DIAMOND: 0,0037 mm Regla Metlica WELLER: 0,0044 mm Regla Metlica KDS: 0,002 mm

6. Conclusiones y Recomendaciones6.1. Conclusiones En cuanto al ancho de trazos podemos asegurar que las tres reglas se encuentran dentro de los parmetros que dicta la norma NOM-040-SCFI-1994 que establece que el ancho de los trazos indicadores debe ser como mximo de 0,25 mm. Podemos determinar que las reglas metlicas DIAMOND y WELLER tienen el menor error de precisin de esta caracterstica. Analizando los resultados obtenidos en la distancia entre trazos indicadores, podemos decir que las tres reglas se encuentran entre el intervalo de errores mximos tolerados, que dice no puede exceder del 80% de 0,8 mm. Adems la regla de mayor precisin Despus de realizado el anlisis de exactitud podemos determinar que el error de longitud de las regla WELLER es mnimo y las otras dos reglas analizadas son exactas. Una vez terminados los tres anlisis podemos concluir que las tres reglas de las que se ha realizado la calibracin estn en ptimas condiciones para su uso.

6.2. Recomendaciones El puesto de trabajo debe estar limpio y tener muy buena iluminacin. Al utilizar el microscopio de herramientas se debe descansar la visin ya que podemos cometer algn error. Tener en cuenta que los equipos utilizados, deben contar con un certificado vigente. Esto garantiza la correcta calibracin del instrumento y disminuye el porcentaje de error.

7. Apndice

Tabla 7.1 Errores mximos toleradosLONGITUD NOMINAL DE LA REGLA (m)ERROR MXIMO TOLERADO (mm)

1,00,8

1,51,0

2,01,2

Nota: La tabla anterior se encuentra en la norma NOM-040-SCFI-1994(Tabla 1.Errores mximos tolerados. Pgina 3/6).

Figura 7.1 Reglas a calibrar

Figura 7.2 Microscopio de herramientas

Figura 7.3 Regla DIAMOND

Figura 7.4 Regla WELLER

Figura 7.5 Regla KDS

8. ReferenciasFederacin, D. O. (06 de 11 de 1997). Norma Oficial Mexicana, Instrumentod de medicin Reglas Graduadas. Obtenido de http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=4899831&fecha=06/11/1997Gonzalez, C. (1995). Metrologa. Mxico: Mc GRAW-HILL.INECC. (s.f.). Calibracin. Obtenido de http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/624/calibracion.pdfPereira., U. T. (2013). Instructivo para la Calibracin de pie de rey. Colombia.