Resumen

En esta experiencia nos acercamos directamente al área de la metrología, “el arte

de las mediciones correctas y confiables”, tan importante en cualquiera de los procesos

productivos e industriales y ampliamente utilizados en el ámbito de la Ingeniería

Mecánica, pues una correcta medición permite la eliminación de posteriores problemas de

ensamble de piezas mecánicas. En este laboratorio, con el fin de instruirnos en el

funcionamiento correcto de algunos de los instrumentos de medición manual, se trabajó

con un pie de metro y un tornillo micrométrico, para realizar una serie de medidas a una

pieza específica entregada por el profesor. Las mediciones fueron realizadas en

milímetros y pulgadas de forma individual, para luego analizar los datos recopilados por

todos los participantes de la actividad de laboratorio y calcular las tolerancias que admite

la pieza.

Palabras clave: División de Escala, Escala Principal, Escala Secundaria, Metrología,

Micrómetro, Milímetros, Pié de Metro, Pulgada, Sistema de medición, Tolerancia.

1

Índice

Resumen.........................................................................................................................1

Índice...............................................................................................................................2

Índice de figuras..............................................................................................................3

Índice de Tablas...............................................................................................................3

Introducción.....................................................................................................................4

Objetivos..........................................................................................................................5

a) Objetivo General...................................................................................................5

b) Objetivo Específicos.............................................................................................5

Características de los instrumentos utilizados................................................................6

a) Pie de Metro.........................................................................................................6

b) Micrómetro............................................................................................................7

Procedimiento..................................................................................................................9

Presentación de los Datos.............................................................................................10

a) Datos medidos por el grupo de trabajo...............................................................10

b) Datos medidos por el grupo de laboratorio.........................................................11

Presentación de los resultados.....................................................................................12

a) Medidas en milímetros........................................................................................12

b) Medidas en pulgadas..........................................................................................12

Análisis..........................................................................................................................13

Conclusión.....................................................................................................................15

Bibliografía.....................................................................................................................16

Apéndices......................................................................................................................17

a) Conceptos importantes.....................................................................................107

b) Planos pieza 6..................................................................................................118

2

Índice de figuras

Imagen 2. Escala Principal y Escala Secundaria en Pié de Metro.......................................7

Imagen 1. Partes de un Pié de Metro...................................................................................6

Imagen 3. Formas de utilizar un pié de metro......................................................................7

Imagen 4. Partes del Tornillo Micrométrico...........................................................................7

Imagen 5. Escala Principal y Escala Secundaria en Micrómetro..........................................8

Imagen 6. Pié de Metro y Micrómetro...................................................................................9

Imagen 7. Pieza número 6....................................................................................................9

Imagen 8. Orden de los datos en las gráficos....................................................................10

Imagen 9. Gráfico con datos obtenidos en pulgadas..........................................................10

Imagen 10. Gráfico con datos obtenidos en milímetros......................................................10

Imagen 11. Gráfico con Datos recopilados y Tolerancias...................................................13

Índice de Tablas

Tabla 1. Dimensiones pieza 6.............................................................................................10

Tabla 2. Datos Recopilados: Medidas en milímetros..........................................................11

Tabla 3. Datos Recopilados: Medidas en Pulgadas...........................................................11

Tabla 4. Datos Recopilados: Resultados en milímetros.....................................................12

Tabla 5. Datos Recopilados: Resultados en pulgadas.......................................................12

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Introducción

Desde la aparición del ser humano sobre la tierra surgió la necesidad de contar y

medir. No es posible saber cuándo surgen las unidades para contar y medir, pero la nece-

sidad de hacerlo aporta ingredientes básicos que requiere la metrología, como mínimo,

para desarrollar su actividad fundamental como ciencia que estudia los sistemas de unida-

des, los métodos, las normas y los instrumentos para medir.

Las mediciones juegan un importante papel en la vida diaria de las personas. Se

encuentran en cualquiera de las actividades, desde la estimación a simple vista de una

distancia, hasta un proceso de control o la investigación básica. La Metrología es la cien-

cia que se ocupa de las mediciones, unidades de medida y de los equipos utilizados para

efectuarlas, así como de su verificación y calibración periódica, algunos la definen como

“el arte de las mediciones correctas y confiables”. El conocimiento sobre su aplicación es

una necesidad fundamental en la práctica de todas las profesiones con fundamento cientí-

fico ya que la medición permite conocer de forma cuantitativa, las propiedades físicas

y químicas de los objetos. El progreso en esta ciencia siempre ha estado íntimamente li -

gado a los avances en la capacidad de medición.

Las mediciones son importantes en la mayoría de los procesos productivos e in-

dustriales. Actualmente en cualquier producción de materiales existe la necesidad de im-

poner un análisis cuidadoso para poder lograr desde el principio de elaboración la elimina-

ción de problemas de ensamble, para la creación de piezas que serán futuramente utiliza-

das en diversos mecanismos, se deben seguir ciertas normas relacionadas con estánda-

res de calidad: ciertas longitudes, espesores, tolerancias y ajustes, etc, que llevará a un

veredicto final para aceptar o rechazar esta nueva pieza.

  Para establecer el valor de un mesurando tenemos que usar instrumentos de

medición y un método de medición. La metrología se encarga de medir las características

físicas (longitudinales) de la pieza utilizando diversos instrumentos de medida, tanto

manuales como digitales. Es por esto que es una ciencia necesaria a la hora de ver la

calidad de una creación.

4

En este informe, con el fin de familiarizarnos y conocer el funcionamiento

adecuado de algunos de los instrumentos utilizados en el laboratorio, se trabajó con dos

instrumentos de medición, como lo son el pie de metro y el micrómetro, para realizar una

serie de medidas de una pieza entregada por el profesor. Las mediciones fueron

realizadas en milímetros y pulgadas de forma individual, para luego tratar los datos

recopilados por todos los participantes de la actividad de laboratorio (5 grupos en total).

Objetivos

a) Objetivo General

Familiarizar al alumno en el principio de funcionamiento y el procedimiento de

medición, es decir, adquirir el conocimiento y experiencia en el uso adecuado de

instrumentos de medición manual, usados en el control dimensional y geométrico de

piezas mecánicas, para verificar la calidad de futuras piezas. Comprender el

funcionamiento y características específicas de estos instrumentos.

b) Objetivo Específicos

a) Conocer características específicas de los instrumentos de medición utilizados en

el laboratorio.

b) Utilizar en forma adecuada los instrumentos de medida empleados en el

laboratorio, en el control dimensional de piezas mecánicas.

c) Adquirir habilidad en la toma y lectura de medidas.

d) El alumno adquirirá una visión global referente al área de Metrología y Calibración

así como el entendimiento de conceptos básicos al respecto.

e) Dar a conocer al alumno el instrumental y metodología usados para controlar

diversas piezas mecánicas.

f) Entregar al alumno la capacidad de seleccionar él o los instrumentos manuales y

el procedimiento de medición según el atributo a cuantificar.

g) El alumno será capaz de conocer y utilizar diferentes métodos para evaluar

características deseables en los sistemas de medición.

h) Desarrollar valores como la responsabilidad y el trabajo en equipo.

5

Características de los instrumentos utilizados

a) Pie de Metro

El pie de metro es un instrumento de medida lineal de gran utilidad, por medio de

él se pueden conocer medidas de longitud tales como: exteriores, interiores y de

profundidad con precisión de 0,1 mm. Está constituido por dos partes, el cuerpo fijo y el

móvil denominado Nonio, donde el primero posee una escala principal de medida, y el

segundo una escala secundaria de medida.

Partes de un pie de metro:

1.

Mordazas para

medidas externas

2. Orejetas para medidas internas

3. Aguja para medida de profundidades

4. Escala principal con divisiones en milímetros y centímetros

5. Escala secundaria 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.

Para comenzar a medir debemos fijarnos en la escala principal, en que unidades

se encuentra, si está en el sistema internacional o en otro diferente, o en el caso de que

no se indique, debemos buscar un patrón con el cual podamos comparar la escala

principal de medida. Luego al momento de tomar la medida, si el cero del Nonio no

coincide directamente con alguna división de la escala principal, procedemos a utilizar la

6

Imagen 1. Partes de un Pié de Metro.

escala secundaria, la cual se encarga de dividir a la división más pequeña de la escala

principal.

Imagen 2. Escala Principal y Escala Secundaria en Pié de Metro.

Al utilizar el pie de metro debemos tener cautela en la maniobrabilidad, ya que al aplicar

demasiada fuerza se puede descarrilar el nonio de la parte principal (riel). Algunos de

estos instrumentos son bastante frágiles, por lo que debe tener un uso correcto.

Imagen 3. Formas de utilizar un pié de metro.

b) Micrómetro

El Micrómetro es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en

el tornillo micrométrico y 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

(0,001mm).

Imagen 4. Partes del Tornillo Micrométrico

7

Para ello cuenta con 2 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. Para poder medir debemos verificar que el cero esté alineado, es decir que el

tornillo esté cerrado, aunque a veces esto puede resultar con una calibración inadecuada.

Se realiza la medición colocando el objeto de estudio entre la punta fija y el tornillo,

luego se cierra hasta llegar al contacto con el objeto en ambos lados. Si coincide con

alguna división en la primera escala, quiere decir que ese es su medida (ver Figura 5a),

sino, debe realizarse la medida adecuada utilizando las otras escalas de medición (ver

Figura 5b).

Imagen 5. Escala Principal y Escala Secundaria en Micrómetro.

En nuestra actividad de laboratorio se utilizó:

1) Para realizar medidas en milímetros:

Un micrómetro marca PAV con un Rango de Operación (Ver Apéndices) de 0 - 25

mm, con una división de escala primaria de 0, 5 mm y una división de escala

secundaría de 0,01 mm.

Un Pié de metro marca PAV con un Rango de Operación de 0 - 250 mm y una

escala secundaria con una precisión de 0,02 mm.

. 2) Para realizar medidas en pulgadas:

Un micrómetro marca PAV con un Rango de Operación de 0 - 1 pulgada, la

escala secundaria dividía a la menor división de la escala anterior en 1/50, y

finalmente una tercera escala dividía a la segunda escala en 1/5.

Un Pié de metro marca Mitutoyo con un Rango de Operación de 0 - 9 pulgadas,

una escala principal poseía una división de 1/40 y una escala secundaria con una

precisión de 1/1000 in.

8

Procedimiento

a) A cada grupo, compuesto por dos alumnos, se hace entrega de una serie de

instrumentos manuales usados para controlar piezas mecánicas. Esto es: 2 Pié de metros

y 2 tornillos micrométricos, un pié de metro y un micrómetro capaces de medir en

milímetros y el otro par en pulgadas.

Imagen 6. Pié de Metro y Micrómetro.

b) Para cada instrumento, el profesor del laboratorio explica al alumno el principio de

funcionamiento, las características, la aplicación y el método de medición mediante una

medición específica.

c) Se entrega a cada grupo una pieza a la cual realizar mediciones, primero utilizando los

instrumentos para medir en milímetros y luego en pulgadas. A nuestro grupo le

correspondió realizar mediciones a la pieza número 6.

Imagen 7. Pieza número 6.

d) Una vez realizadas las mediciones, .se deben recopilar los datos de todos los grupos

participantes de la sesión de laboratorio, cinco grupos en total, para analizar los

resultados y calcular las tolerancias.

9

Imagen 9. Gráfico con datos obtenidos en milímetros.

Imagen 10. Gráfico con datos obtenidos en pulgadas.

Presentación de los Datos

Para una mejor visualización de los datos reunidos, se grafican de la forma y en el

orden que se muestra a continuación:

Imagen 8. Orden de los datos en las gráficos.

a) Datos medidos por el grupo de trabajo

Tabla 1. Dimensiones pieza 6.

DATOS N°1 N°2 N°3 N°4 N°5 N°6 N°7 N°8 N°9

mm 72,2 82, 62 18,2 35,5 53,5 20,6 40,9 61,8 22,44

pulg.2,72

53,23 0,71 1,395 2,1 0,806 1,608 2,422

0,879

4

10

b) Datos medidos por el grupo de laboratorio

A continuación se presenta una recopilación de los datos medidos por los distintos

grupos participantes de la actividad de laboratorio (Ver Tablas 2 y 3). Al momento de la

realización de este informe, sólo 4 de los 5 grupos habían compartido sus datos, por lo

que se trabajará con la información de esos 4 grupos.

Tabla 2. Datos Recopilados: Medidas en milímetros.

MEDIDAS EN MM. G1 G2 G3 G4

N°1 70,5 72 72,2 72,3

N°2 84 82,56 82,62 82,26

N°3 17,56 16,44 18,2 18,2

N°4 35,6 35,7 35,5 36,18

N°5 53,74 53,78 53,5 54

N°6 20,6 20,18 20,6 19,9

N°7 41,8 40,78 40,9 40,6

N°8 62,8 61,46 61,6 61,18

N°9 22,91 22,49 22,44 22,9

MEDIDAS EN IN. G1 G2 G3 G4

N°1 2,861 2,828 2,725 2,832

N°2 3,322 3,244 3,23 3,261

N°3 0,691 0,651 0,71 0,733

N°4 1,399 1,4 1,395 1,468

N°5 2,12 2,112 2,1 2,178

N°6 0,816 0,788 0,806 0,736

N°7 1,63 1,586 1,608 1,6

N°8 2,438 2,408 2,422 2,4

N°9 0,952 0,8803 0,8794 0,913

Tabla 3. Datos Recopilados: Medidas en Pulgadas.

11

Presentación de los resultados

a) Medidas en milímetros

Tabla 4. Datos Recopilados: Resultados en milímetros.

MEDIDAS PROMEDIO MÍNIMO MÁXIMO Diferencia (-) Diferencia (+)

N°1 71,75 70,5 72,3 0,55 1,25

N°2 82,86 82,26 84 1,14 0,6

N°3 17,6 16,44 18,2 0,6 1,16

N°4 35,745 35,5 36,18 0,435 0,245

N°5 53,755 53,5 54 0,245 0,255

N°6 20,32 19,9 20,6 0,28 0,42

N°7 41,02 40,6 41,8 0,78 0,42

N°8 61,76 61,18 62,8 1,04 0,58

N°9 22,685 22,44 22,91 0,225 0,245

b) Medidas en pulgadas

Tabla 5. Datos Recopilados: Resultados en pulgadas.

MEDIDAS PROMEDIO MÍNIMO MÁXIMO Diferencia (-) Diferencia (+)

N°1 2,8115 2,725 2,861 0,0865 0,0495

N°2 3,26425 3,23 3,322 0,03425 0,05775

N°3 0,69625 0,651 0,733 0,04525 0,03675

N°4 1,4155 1,395 1,468 0,0205 0,0525

N°5 2,1275 2,1 2,178 0,0275 0,0505

N°6 0,7865 0,736 0,816 0,0505 0,0295

N°7 1,606 1,586 1,63 0,02 0,024

N°8 2,417 2,4 2,438 0,017 0,021

N°9 0,906175 0,8794 0,952 0,026775 0,045825

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Análisis

Este análisis no contiene información sobre los diversos errores existentes ni otras

variables de tipo estadístico en las cuales el profesor indicó no profundizar ni abarcarlas,

por lo que resulta en un análisis de lo apreciable de los datos recopilados.

Podemos apreciar que pese a que la pieza entregada a cada grupo poseía las

mismas dimensiones y fueron utilizados los mismos instrumentos de medición manual

para la obtención de los datos, cada grupo obtuvo medidas distintas. Esto posiblemente

se deba a la poca familiaridad con los instrumentos usados y a errores humanos, pues

para realizar las mediciones y ver las coincidencias en las distintas escalas se debía tener

cierta “agudeza visual”.

A continuación se muestra la pieza dibujada a partir del promedio de los datos

recopilados obtenidos por los demás grupos de laboratorio, además de los valores de las

tolerancias de cada medida, que en este caso se construyeron a partir de la diferencia de

promedio y la mayor y menor medida de cada arista:

Imagen 11.Gráfico con Datos recopilados y Tolerancias.

13

Se observa a partir de las Tablas 4 y 5 y de la Imagen 11 que los datos obtenidos a

partir de las mediciones realizadas por cada grupo fueron precisos, se encuentran

bastante cercanos unos de otros sin ningún valor que se escape grotescamente de la

generalidad, los valores resultaron poco exactos, pues a todos nos dieron medidas

distintas, existiendo un margen de error lo que permitió calcular las tolerancias de cada

medida. No se pueden realizar análisis más profundos debido a que se desconocen las

medidas reales de las piezas por lo cual no tenemos alguna medida de referencia para

hacer las comparaciones correspondientes.

Observando las Tablas 2 y 3, podemos apreciar que no existe un grupo en

particular que haya obtenido las menores medidas o las mayores medidas, por lo

posiblemente las diferencias se deban a lo mencionado al principio, error de lectura, y no

a un error del instrumento o del procedimiento. También podemos observar que es en la

medida nº9 donde se obtuvo mayor precisión al medir en milímetros y en la medida nº8 al

realizar la medición en pulgadas. Donde existen mayores diferencias en las mediciones es

al realizar éstas en pulgadas, posiblemente se deba además del poco conocimiento del

instrumento utilizado, a las unidades en que se trabajó, puesto que las divisiones de

escala en pulgadas son bastante diferentes al sistema métrico que estamos

acostumbrados.

14

Conclusión

A pesar de un desconocimiento prácticamente generalizado, la metrología está

presente en la vida de todos nosotros. Dentro del área en la que nos desarrollamos, la

metrología juga un papel fundamental, las exigencias que se plantean a la gestión de cali-

dad han cambiado radicalmente en los últimos años. El control de procesos orientado a la

producción tiene que ser practicado cada vez con más frecuencia por pequeñas y media-

nas empresas. En ellas, la competitividad se mide, entre otras cosas, por la capacidad de

innovar, en procesos productivos, administrativos, en productos o en servicios. La innova-

ción es la búsqueda permanente de la calidad a través de la mejora continua de las activi-

dades y la medición forma parte de este proceso, contribuyendo al desarrollo de los mer-

cados

En esta experiencia de laboratorio se intentó ampliar nuestro conocimiento dentro

del área de la metrología, enseñándonos la correcta utilización de algunos instrumentos

manuales existentes en el ámbito de la medición, como lo son el pié de metro y el tornillo

micrométrico. Nos familiarizamos con estos instrumentos, sus características específicas,

su funcionamiento y el procedimiento correcto de medición, desarrollando habilidades tan-

to en la selección del instrumento adecuado según la distancia a medir y en la toma y lec-

tura de las medidas. Específicamente, adquirimos el conocimiento y experiencia en el uso

adecuado de instrumentos de medición manual, usados en el control dimensional y geo-

métrico de piezas mecánicas, que, como ingenieros, nos ayudará para verificar la calidad

de futuras piezas.

Un punto bajo de esta experiencia de laboratorio fue la responsabilidad de los

compañeros integrantes de otros grupos y participantes de la actividad. Pese a que ese

día se tomaron todas las medidas necesarias, hasta el momento de la realización de este

informe no se contaba con la información de todos los grupos de trabajo, por lo que fue

imposible realizar un análisis de toda la información requerida. Al momento de realizar un

trabajo de este tipo, todos somos parte de un equipo y tenemos responsabilidades y com-

promisos que cumplir. Además, siempre de alguna forma u otra nuestras obligaciones es-

tán enlazadas con las de los demás, y si fallamos en el cumplimiento, lo único que logra-

mos es retrasar el trabajo.

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Bibliografía

H. Roberto Galicia Sánchez y et, “Metrología Dimensional”

García Mateos, “Tolerancias, Ajustes y Calibres”

Guía del Laboratorio C-LPM-L01 “Calibración de sistemas de medición”.

Guía del >Laboratorio E-MAT-L01 “Medición con Instrumento Manual”

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Apéndices

a) Conceptos importantes

Metrología: Es la ciencia de las mediciones que proporciona los elementos para

la verificación de fenómenos, disponiendo para ellos de las normas y técnicas de

medición. Considera tanto los aspectos teóricos como prácticos de las mediciones

en todos los niveles de exactitud y campos de aplicación, ya sean estos el científi-

co, industrial o legal. 

Medida: Acción y resultado de medir con un instrumento en específico.

Medición: Conjunto de operaciones cuyo objetivo es determinar el valor de una

magnitud o cantidad.

Patrón: Medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o

sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una uni-

dad o uno o más valores de una magnitud que sirva como referencia.

Precisión: Se entiende como la mayor o menor dispersión de los valores obteni-

dos con respecto a un valor promedio por efecto de errores casuales. Se debe re-

ferirse a incertidumbre o incerteza en metrología.

Exactitud: Es el grado de coincidencia entre los resultados de una medida y un

valor de referencia o patrón aceptado.

Repetibilidad: La proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones

sucesivas realizadas a la misma cantidad, bajo las mismas condiciones de medi-

ción.

Trazabilidad: Es la propiedad del resultado de las mediciones efectuadas por un

instrumento o por un patrón, tal que puede relacionarse con patrones nacionales o

internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones, con

todas las incertidumbres determinadas.

Calibración: Es el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento

de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia o estándar.

División de escala: Escala de medida que se encuentra en el instrumento, que

divide a la escala principal.

Rango de operación: Intervalo entre el menor y el mayor valor que el sistema de

medición está en condiciones de medir.

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b) Planos de la Pieza 6

Aunque inicialmente los planos se realizaron en el formato A4, para poder

imprimirlos dentro del formato de este informe se redujo su tamaño hasta el formato carta.

A continuación se presentan los planos de la pieza a la cual se le hicieron las

mediciones, la pieza 6 y la obtenida con los datos recopilados del resto de los grupos de

laboratorio:

a) Plano datos obtenidos en milímetros.

b) Plano datos recopilados en milímetros, con tolerancias incluidas.

c) Plano datos obtenidos en pulgadas.

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