DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

LABORATORIO DE METROLOGÍA

TEMA:INSPECCIÓN FÍSICA, TÉCNICA Y METROLÓGICA DE INSTRUMENTOS DE

MEDICIÓN.

Fecha de recepción: 2013/04/24 Fecha de entrega: 2013/05/08

CONDICIONES AMBIENTALES: Temperatura: 19°C Humedad Relativa: 44%

EJECUTOR:GABRIELA SANCHEZ

RESUMEN:

Este documento fue creado con el propósito de reforzar los conocimientos de los estudiantes en el área de metrología, e incluye la práctica de calibración de un pie de rey, los pasos que se necesitan para realizarla, el análisis de los resultados obtenidos, y conclusiones y recomendaciones para con el instrumento analizado. La práctica se realizó bajo la supervisión de un ingeniero con varios años de experiencia, lo que la hace válida, y adicionalmente certifica que pueda ser tomada como referencia para futuros análisis estudiantiles.

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CONTENIDO: Calibración y verificación de un Pie de Rey marca Truper.1. OBJETIVOS:....................................................................................................................................4

1.1. GENERAL:..................................................................................................................................4

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:..............................................................................................4

2. MARCO TEÓRICO:.......................................................................................................................4

2.1. ¿Qué es metrología?.........................................................................................................4

2.2. ¿Qué es un error?..............................................................................................................4

2.3. ¿Tipos de errores en la medición?...........................................................................4

ERROR DE PARALAJE:..............................................................................................................4

ERRORES SISTEMÁTICOS:.....................................................................................................5

ERRORES ALETORIOS:.............................................................................................................5

2.4. ¿Error por desgaste?.......................................................................................................5

2.5. ¿Error por condiciones ambientales?.....................................................................5

2.6. ¿En que afecta la humedad en la medición?......................................................5

2.7. ¿En que afecta la temperatura en la medición?..............................................6

2.8. ¿Afecta la presión atmosférica en las mediciones?.......................................6

2.9. ¿Qué es exactitud?............................................................................................................6

2.10. ¿Qué es precisión?........................................................................................................6

3. Instrumento:.................................................................................................................................6

3.1. ¿Definición del instrumento entregado?................................................................6

PIE DE REY.....................................................................................................................................6

3.2. ¿Dibujo del instrumento?..............................................................................................7

4. CARACTERISTICAS TECNICAS DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS........................................................................................................................................7

4.1. EQUIPOS..................................................................................................................................7

4.2. INSTRUMENTOS..................................................................................................................7

4.3. MATERIALES E INSUMOS...............................................................................................8

5. INSPECCIÓN FÍSICA O VISUAL............................................................................................8

5.1. IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES DEL INSTRUMENTO...................................8

5.2. PARTES DEL INSTRUMENTO.......................................................................................10

5.3. EVALUACIÓN FÍSICA DEL INSTRUMENTO............................................................10

INSPECCIÓN FÍSICA PIE DE REY.......................................................................................10

6. INSPECCION TECNICA O FUNCIONAL............................................................................10

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6.1. EVALUACIÓN TÉCNICA FUNCIONAL.......................................................................11

INSPECCIÓN TÉCNICA PIE DE REY...................................................................................11

7. INSPECCION METROLOGICA:.............................................................................................11

7.1. TABLA DE DATOS METROLÓGICA............................................................................12

8. RESULTADOS..............................................................................................................................14

8.1. RESULTADOS GABRIELA SANCHEZ.........................................................................14

8.1.1. GRÁFICO DE PRECISIÓN........................................................................................14

8.1.2. GRÁFICO DE LINEALIDAD.....................................................................................14

9. ANÁLISIS DE RESULTADOS.................................................................................................15

9.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS GABRIELA SANCHEZ...........................................15

10. CONCLUSIONES.....................................................................................................................15

11. RECOMENDACIONES...........................................................................................................15

12. FUENTES DE CONSULTA...................................................................................................15

ANEXOS.................................................................................................................................................16

TEMA: Calibración y verificación de un Pie de Rey marca Truper.

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1. OBJETIVOS:

1.1. GENERAL:

Determinar la precisión y exactitud de los instrumentos de medición para saber ls confiabilidad del instrumento y tener un rango de certeza de los alores obtenidos al momento de efectuar la medición.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Conocer el proceso para determinar la precisión y exactitud de un instrumento y reconocer como estas afectan a las mediciones para así manejarlas adecuadamente.

Conocer de mejor forma la madera de manejar los instrumentos y los cuidados que se deben tener en su utilización para evitar daños al instrumento y pérdidas económicas.

2. MARCO TEÓRICO:

Definición de términos

2.1. ¿Qué es metrología?

Metrología es la ciencia y arte de medir considerando tanto los aspectos teóricos como prácticos de las mediciones en todos los niveles de exactitud y campos de aplicación, ya sean estos el científico, industrial o legal.Asegura la comparabilidad internacional de las mediciones y es la base de la calidad. La Ingeniería es medición ya que en las aplicaciones de la misma intervienen medidas y por lo tanto instrumentos de medición.

2.2. ¿Qué es un error?

El error total se puede considerar como la suma de un error sistemático y un error aleatorio. El error sistemático se puede definir como la diferencia entre el valor verdadero y la media. El error aleatorio corresponde a la diferencia entre la media y los valores obtenidos en cada medición.

2.3. ¿Tipos de errores en la medición?

ERROR DE PARALAJE:

Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente, la cual está en un plano diferente.Para evitar este error se debe observar al objeto perpendicularmente.

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ERRORES SISTEMÁTICOS:

Se llaman así porque se repiten sistemáticamente en el mismo valor y sentido en todas las mediciones que se efectúan en iguales condiciones.Las causas de estos errores están determinadas y pueden ser corregidas.Está relacionado con la exactitud.

ERRORES ALETORIOS:

Como su nombre lo indican estos errores no son aleatorios y por lo tanto no corregibles, ya que el instrumento no se comporta de igual manera es las distintas mediciones. Está relacionado con la precisión.

2.4. ¿Error por desgaste?

Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso. En el caso concreto de los instrumentos de medición, el desgaste puede provocar una serie de errores durante su utilización. Por ejemplo: deformaciones de sus partes, juego entre sus ensambles, falta de paralelismo o planitud entre las caras de medición.

2.5. ¿Error por condiciones ambientales?

Las principales destacan:

La temperatura La humedad El polvo y Las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas.

2.6. ¿En que afecta la humedad en la medición?

Debido a los óxidos que se pueden formar por humedad excesiva en las caras de medición del instrumento o en otras partes a las expansiones por absorción de humedad en algunos materiales, se estable como norma una humedad relativa de 55% +/- 10%.

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2.7. ¿En que afecta la temperatura en la medición?

En mayor o menor grado, todos los materiales que componen tanto las piezas por medir como medir los instrumentos de medición, están sujetos a variaciones longitudes debido a cambios de temperatura, pero suelen no ser errores significativos.

Para minimizar estos errores se estableció internacionalmente desde 1932, como norma una temperatura 20ªC para efectuar las mediciones.

2.8. ¿Afecta la presión atmosférica en las mediciones?

Si porque la presión atmosférica esta en función de la humedad, por ende existe variación de la temperatura esto hace que los materiales del instrumento se dilaten o contraigan.

2.9. ¿Qué es exactitud?

Es el grado de concordancia entre el valor verdadero y el experimental. Un aparato es exacto si las medidas realizadas con él son todas muy próximas al valor verdadero de la magnitud medida.

2.10. ¿Qué es precisión?

La precisión es el grado de concordancia entre una medida y otras de la misma magnitud realizadas en condiciones iguales. Un aparato es preciso cuando la diferencia entre diferentes medidas de una misma magnitud es muy pequeña.

3. Instrumento:

3.1. ¿Definición del instrumento entregado?

PIE DE REY

El pie de rey es un instrumento de medición de precisión que tiene una apreciación de 0,1mm hasta 0,05 mm; y de 0,001 milésima de pulgada y 1/128 pulgadas. Es muy utilizado en talleres de mecánica industrial, automotriz y en la industria en general. Puede medir longitudes internas y externas.

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3.2. ¿Dibujo del instrumento?

1) Mordazas para exteriores: una fija solidaria a la regla y otra móvil solidaria al cursor. Estas contienen los palpadores.

2) Puntas para interiores: la fija va solidaria a la regla fija. La móvil solidaria al cursor.3) Reglilla de profundidades. 4) Regla fija con divisiones en centímetros y milímetros. 5) Regla fija 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.

4. CARACTERISTICAS TECNICAS DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS.

4.1. EQUIPOS

Ord

Denominación

Marca Serie Procedencia

Alcance

Apreciación

Número de

Patrones

Estado Observaciones

1 Patrones Caras

Paralelas

Limbach

TGL 120

15/01Japón 708.85

5 0.001 91 Bueno

Tabla N°1.- Equipos utilizados

4.2. INSTRUMENTOS

Ord

Denominación

Marca Apreciación

Procedencia

Serie

Alcance

Observaciones

1 Pie de rey Truper 0.02mm Japón S/R 6,165 inTabla N°2.- Instrumentos utilizados

7

4.3. MATERIALES E INSUMOS

Ord Denominación1 Papel2 Aceite 3 en 13 Registro4 Set de Lupas5 Guantes Blancos de Tela6 Mandil7 Franela8 Lápiz9 Borrador10 Regla11 Esferos12 Calculadora

Tabla N°3.- Materiales e insumos necesarios

5. INSPECCIÓN FÍSICA O VISUAL.

Consiste en observar y clasificar el estado de las partes que conforman el instrumento seguimos para esto, los siguientes pasos:

1. Ordenamiento y limpieza del lugar de trabajo2. Limpieza de instrumentos3. Aprovechamos el conocimiento obtenido en el ítem 5.2 y la talas N°4 sobre las partes

del instrumento para realizar la evaluación física.4. Realizamos una inspección visual o física de cada una de las partes antes señaladas.5. Establecemos un método de clasificación visual apropiado del 1 al 5; recibiendo 1, el

elemento en malas condiciones; y 5, en excelentes condiciones.6. Evaluamos su estado con la relación numérica antes indicada7. Elaboramos una tabla de la evaluación realizada(ver tabla N ° 5)

5.1. IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES DEL INSTRUMENTO

8

9

3

5

6

7

4

12

Figura 1: Esquema del pie de

rey

89

1011

5.2. PARTES DEL INSTRUMENTO

1) Regla fija con divisiones en centímetros y milímetros2) Reglilla de profundidades. 3) Botón de deslizamiento y freno.4) Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.5) Mordazas para exteriores: móvil solidaria al cursor. Estas contienen los palpadores. 6) Patrón7) Mordazas para exteriores: fija solidaria a la regla. Estas contienen los palpadores. 8) Puntas para interiores: La fija va solidaria a la regla fija.9) Puntas para interiores: La móvil solidaria al cursor.10) Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.11) Regla fija con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.

5.3. EVALUACIÓN FÍSICA DEL INSTRUMENTO

INSPECCIÓN FÍSICA PIE DE REY

ORD PARTE

EVALUACIÓN OBSERVACIONES

1 2 3 4 51 Pata fija x Rayaduras pequeñas2 Pata móvil x Rayaduras pequeñas3 Punta fija x4 Punta móvil x5 Vernier (in) x Escala borrosa en ciertas partes6 Vernier (mm) x Escala borrosa en ciertas partes7 Regla principal x Escala borrosa en ciertas partes

Algunas líneas completamente despintadas

8 Reglilla de profundidades x Suciedad en la punta9 Perilla de movimiento x

6. INSPECCION TECNICA O FUNCIONAL

La inspección técnica consiste en observar y clasificar el estado mecánico funcional de las partes que tienen movimiento en el instrumento en análisis. Seguimos para esto, los siguientes pasos:

1. Ordenamiento y limpieza del lugar de trabajo2. Limpieza de instrumentos3. Aprovechamos el conocimiento obtenido en el ítem 5.2 y la talas N°4 sobre las partes

del instrumento.4. Usamos la misma escala de avaluación técnica utilizada en la inspección física.5. Realizamos una inspección visual y de manipulación de cada una de las partes

móviles.6. Evaluamos su estado con la relación numérica antes indicada7. Elaboramos una tabla de la evaluación realizada(ver tabla N ° 6)

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6.1. EVALUACIÓN TÉCNICA FUNCIONAL.

INSPECCIÓN TÉCNICA PIE DE REY

ORD PARTE

EVALUACIÓN OBSERVACIONES

1 2 3 4 51 Pata fija x Rayaduras pequeñas2 Punta móvil x3 Vernier (in) x Escala borrosa en ciertas partes4 Vernier (mm) x Escala borrosa en ciertas partes5 Regla principal x Escala borrosa en ciertas partes

Algunas líneas completamente despintadas

6 Reglilla de profundidades x Suciedad en la punta7 Perilla de movimiento x

7. INSPECCION METROLOGICA:

Este es punto más importante de todo el proceso; ya que la confiabilidad y veracidad

De los valores obtenidos serán resultado de una sección del método y un correcto proceso.

La inspección metrológica consiste en tomar medidas con el instrumento a patrones cuyas medidas se consideran verdaderas y son irrefutables. Al hacer esto, tendremos la facilidad de encontrar el error comparando las medidas reales (patrones) con las arrojadas por el instrumento al momento de medir.

Determinamos el alcance máximo del instrumento en milímetros o pulgadas y lo dividimos para ocho, obteniendo así siete medidas a ser verificadas.

150/8=18.75mm

Es decir, la medida inicial será 1,5 pulgadas y la siguiente serán el resultado de añadir 1,5 pulgadas a la medida que le precede. Así, tendremos las siguientes medidas:

018.7537.5

56.2575

92.75112.5

131.25150

Tabla N.6 Medidas base en milímetros

Con la caja de patrones que contamos debemos lograr formar todas las medidas calculadas en el paso anterior; colocándolas en torres separadas.

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Para esto, con una caja de patrones que tiene la siguiente distribución;

ORD. MEDIDA(IN) INCREMENTOS CANT.1 0.5-1.0 0.5 22 1.001-1.009 0.001 93 1.1-1.49 0.01 494 1.5-2.0 0.1 65 2.5-9.5 0.5 156 10-100 10 10

Tabla N.7 Patrones de la caja de marca

Antes de comenzar a realizar las medidas de los patrones, siempre se debe efectuar el enceramiento del instrumento, con el fin de evitar errores.

Se debe formar siete torres de las medidas con los patrones indicados y se las coloco sobre la mesa de grafito formando una fila (figura 3).

Antes de empezar el proceso de medida se debe tomar como datos el valor de la temperatura y el porcentaje de humedad. En nuestro caso, estos valores son:

*temperatura *%humedad

El proceso de medida consiste en medir desde la torre más pequeña y continuando hacia las torres de alturas mayores.

Se repitió el mismo proceso anterior cinco veces; recorriendo todas la fila de las torres tomando sus medidas y volviendo luego a la torre más pequeña para volver a empezar el proceso antes mencionado.

El proceso de medición es realizada individualmente por cada uno de los miembros del grupo que elaboran el informe.

Realizar las medidas con el proceso señalado se obtuvieron las siguientes medidas.

7.1. TABLA DE DATOS METROLÓGICA

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CALIBRADO POR: Gabriela Sánchez TEMPERATURA: 19C HR: 65% MARCA: Truper

INSTRUMENTO: Pie de Rey ALCANCE: 0.02mm APRECIACION:

MEDIDANo

MedidaPatrón Pi(in)

MedidaPatrón Pi(mm)

Patrones

utilizados

MEDIDAS

1 2 3 4 5 ∑ 2

Promedio Xi(in)

Error absoluto

Xi-Pi

Error porcentual

(%)

Desviación

Estándar

1 0.738 18.75 18.75 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 94 18.8 0.05 0,266666667 0,1118034

2 1.476 37.5 36.5 36.5 36.4 36.5 36.5 36.5 182.4 36.48 -0.02 -0,05479452 0

3 2.214 56.25 56.25 56.3 56.2 56.3 56.3 56.3 281.5 56.3 0.05 0,088888889 0,1118034

4 2.953 75 70 70 70 70 70 70 350 70 0 0 05 3.69 92.75 93 93 93 93 92.85 93 465 93 0 0 06 4.429 112.5 112 111.88 112 112 118.88 112 559.7

6111.952 -0.048 -

0,04285714 07 5.167 131.25 131 131.2 131.3 131.2 131.2 131.3 656.2 131.24 0.04 0,03053435

10,2449489

7

PATRONES UTILIZADOS1 18.75 1.45+1.30+6+102 36.5 25+4+303 56.25 1.25+5+504 70 705 93 90+36 112 100+8+3.5+9.57 131 80+40+9

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8. RESULTADOS

8.1. RESULTADOS GABRIELA SANCHEZ

8.1.1. GRÁFICO DE PRECISIÓN

0 1 2 3 4 5 6

-0.0015

-0.001

-0.0005

0

0.0005

0.001

0.0015

8.1.2. GRÁFICO DE LINEALIDAD

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.0000.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

f(x) = 0.99985972748198 x + 0.00100358816051616

Medida patrón práctica (in)

Prom

edio

(in)

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Medida Patrón Práctica (in)

Desv

iació

n (in

)

9. ANÁLISIS DE RESULTADOS

9.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS GABRIELA SANCHEZ

El error de precisión es 0,002 in y el error de exactitud es 0,001 in. El gráfico de precisión muestra que se obtuvieron medidas promedio por encima y

debajo de las medidas patrones teóricas. El gráfico de linealidad muestra una recta casi perfecta, sin embargo, sí existe un

pequeño error que debe ser analizado. En el gráfico de precisión, si la cuarta y séptima medidas patrones se omitieran, el

error de precisión sería 0, y por lo tanto se contaría con un instrumento deseable, que únicamente falla por su apreciación.

10. CONCLUSIONES

Para saber cómo se va a comportar el instrumento al momento de ser utilizado, es necesario conocer el error de precisión, cuyo resultado fue de 0,002 in. Sin embargo, éste no indica si el instrumento sirve o no; esto lo hace la varianza, que fue de 0,001 in, lo cual indica que el Pie de Rey marca Kanon se acepta.

El trabajo en equipo resultó de gran ayuda porque cumplió los objetivos establecidos de optimizar tiempo y recursos, llegando a obtener los resultados esperados.

El estado en el que se encuentre el instrumento es importante al momento de tomar las medidas, ya que estas pueden variar en su precisión y exactitud.

El error que presente el instrumento al hacer mediciones puede depender del grado y evaluación a la que se hayan sometido los patrones de caras paralelas.

11. RECOMENDACIONES

Las medidas pueden variar si no se está en un ambiente controlado, es decir, que éste tenga las condiciones apropiadas para realizar las pruebas necesarias.

Los estudiantes que conformen el equipo de trabajo deben estar capacitados de igual forma, tanto en la práctica como en la teoría, para que sus resultados no varíen en forma desproporcionada y su reproducibilidad sea mínima.

Se debe tener cuidado al momento de sacar, usar y guardar los instrumentos para que estos no sufran desgastes o se dañen por su mal uso. De la misma manera, se los debe lubricar después de cada práctica para evitar la corrosión y el conservar el buen estado de los mismos.

Los patrones de caras paralelas deben tratarse con sumo cuidado, evitando que se rayen. Y se deben evaluar cada cierto tiempo, para certificar su grado.

12. FUENTES DE CONSULTA

12.1. DIRECCIONES ELECTRÓNICAS

http://www.metas.com.mx/porque.html http://fralbe.wordpress.com/2008/09/12/calibracion-de-equipos-de-medicion/ http://www.slideshare.net/win/errores-de-medicion http://www.slideshare.net/JACQUELM/errores-en-la-medicion http://es.wikipedia.org/wiki/Error_de_medici%C3%B3n http://www.monografias.com/trabajos82/mediciones-errores-laboratorio-fisica/mediciones-

errores-laboratorio-fisica.shtml http://www.windows2universe.org/earth/Atmosphere/atm_press.html&lang=sp http://www.profesorenlinea.cl/fisica/PresionAtmosferica.htm

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ANEXOS

Anexo 1: Patrones de Caras Paralelas (mm).

Anexo 2: Pie de rey marca Truper

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Anexo 3: Aceite 3 en 1.

Anexo 4: Lupa.

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Anexo 5: Operador midiendo el alcance del instrumento.

Anexo 6: Operador midiendo la humedad relativa y temperatura.

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Anexo 7: Operador obteniendo el alcance del instrumento.

Anexo 8: Ubicación de las medidas patrones prácticas, una junto a otra.

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Anexo 9: Limpieza de los patrones de caras paralelas.

Anexo 10: Toma de medidas con el pie de rey.

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Anexo 11: Limpieza de los patrones.

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Anexo 12: Ubicación de los patrones en su lugar respectivo dentro de la caja.

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