LABORATORIO DE ENSAYOS INDUSTRIALESMETROLOGIA

GeneralidadesEl Laboratorio de Ensayos de Materiales est presente en el principio y fin de los proyectos.

Determina las propiedades mecnicas de los materiales mediante el empleo de equipos de gran sensibilidad y precisin, considerando las muchas causas que pueden modificarlas, para que el proyectista fije las tensiones de trabajo o admisibles o bien el alcance de la deformacin mxima aceptable del mecanismo o estructura.

GeneralidadesUna vez realizada la mquina o estructura, son los equipos del laboratorio los que permiten verificarlas en su seguridad o condiciones de uso.

Dado que los proyectos no siempre parten de exactas teoras de clculo cuando el material va a ser sometido a condiciones criticas de trabajo.

GeneralidadesAnaliza materiales de la planta de produccin para determinar si sus propiedades resultan las previstas y en ensayos denominados no destructivos determina las propiedades mecnicas de los materiales, su calidad, terminacin o propiedades especificas.

GeneralidadesEn la terminologa corriente resulta comn denominar ensayos no destructivos a los que determinan fallas en los metales y soldaduras y que, si bien son realizados generalmente en el Laboratorio de Ensayos de Materiales, corresponden al Laboratorio de Control de Calidad.

Generalidadesntimamente ligado a la Metalurgia, en muchos casos se incluye en el Laboratorio de Ensayos de Materiales el estudio cristalogrfico de los metales (Laboratorio de Metalografa), para determinar calidades y todos los efectos capaces de alterar sus estructuras, de las que en principio dependen sus propiedades mecnicas

GeneralidadesResumiendo, podemos decir, en forma general. que el Laboratorio de Ensayos de Materiales est presente en el proyecto, en el control de tensiones en mquinas y estructuras, en la deteccin de fallas, en el estudio de las estructuras cristalogrficas de los metales y en la determinacin de las causas que provocan la rotura de los materiales en servicio.

Instrumento de medicinLas reglas son los instrumentos de medicin ms populares.En fsica, qumica e ingeniera, un instrumento de medicin es un aparato que se usa para comparar magnitudes fsicas mediante un proceso de medicin.Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estndares o patrones y de la medicin resulta un nmero que es la relacin entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medicin son el medio por el que se hace esta conversin.

Instrumento de medicinDos caractersticas importantes de un instrumento de medida son la precisin y la sensibilidad.Los fsicos utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronmetros hasta microscopios electrnicos y aceleradores de partculas.

Unidad de medidaUna unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud fsica. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrn o de una composicin de otras unidades definidas previamente. Las primeras se conocen como unidades bsicas o de base (o, no muy correctamente, fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas.

Unidad de medidaUn conjunto consistente de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga ms de una unidad asociada es denominado sistema de unidades.Todas las unidades denotan cantidades escalares. En el caso de las magnitudes vectoriales, se interpreta que cada uno de los componentes est expresado en la unidad indicada.

Sistema Internacional de Unidades.El Sistema Internacional de Unidades es la forma actual del sistema mtrico decimal y establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comit Internacional de Pesos y Medidas con sede en Francia. En l se establecen 7 magnitudes fundamentales, con los patrones para medirlas:LongitudMasaTiempoIntensidad elctricaTemperaturaIntensidad luminosaCantidad de sustancia

Tambin establece muchas magnitudes derivadas, que no necesitan de un patrn, por estar compuestas de magnitudes fundamentales.Vase tambin: Sistema Internacional de Unidades, Unidades bsicas del SI y Unidades derivadas del SI

Patrn de medida.Un patrn de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medida.Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema mtrico slo las unidades bsicas tienen patrones de medidas.Los patrones nunca varan su valor. Aunque han ido evolucionando, porque los anteriores establecidos eran variables y, se establecieron otros diferentes considerados invariables.

Patrn de medida.Ejemplo de un patrn de medida sera: "Patrn del segundo: Es la duracin de 9 192 631 770 perodos de radiacin correspondiente a la transicin entre 2 niveles hiperfinos del estado fundamental del tomo de Cesio 133". Como se puede leer en el artculo sobre el segundo.De todos los patrones del sistema mtrico, slo existe la muestra material de uno, es el kilogramo, conservado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. De ese patrn se han hecho varias copias para varios pases.

Patrn de medida.Un ejemplo de patrones de medida son:

Segundo Metro Amperio Mol Kilogramo Kelvin Candela(para medir tiempo)(para medir longitud)(para medir corriente o intensidad de corriente)(para medir cantidad de sustancia)(para medir cantidad de masa)(para medir la temperatura)(para medir la cantidad luminosa)

Tipos de unidades de medidas.Unidades de capacidadUnidades de densidadUnidades de energaUnidades de fuerzaUnidades de longitudUnidades de masaUnidades de peso especficoUnidades de potencia Unidades de presinUnidades de superficieUnidades de temperaturaUnidades de tiempoUnidades de velocidadUnidades de viscosidadUnidades de volumenUnidades elctricas

MetrologaLa metrologa (del griego o, medida y oo, tratado) es la ciencia de la medida. Tiene por objetivo el estudio de los sistemas de medida en cualquier campo de la ciencia. Tambin tiene como objetivo indirecto que se cumpla con la calidad.La Metrologa tiene dos caractersticas muy importantes el resultado de la medicin y la incertidumbre de medida.

El calibreInstrumentos de medicin e inspeccin.En la siguiente lista se muestran algunos instrumentos de medicin e inspeccin:Calibre pie de rey.

MetrologaPie de rey o calibre vernier universal: Se usa para medir con precisin elementos pequeos (tornillos, orificios, pequeos objetos, etc.). La precisin de esta herramienta llega a la dcima, a la media dcima de milmetro e incluso llega a apreciar centsimas de dos en dos (cuando el nonio est dividido en cincuenta partes iguales).Para medir exteriores se utilizan las dos patas largas, para medir interiores (p.e. dimetros de orificios) las dos patas pequeas, y para medir profundidades un vstago que va saliendo por la parte trasera, llamado sonda de profundidad. Para efectuar una medicin, ajustaremos el calibre al objeto a medir y lo fijaremos. La pata mvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisin).

El micrmetroMicrmetro, tornillo micromtrico o Palmer: es un instrumento que sirve para medir con alta precisin (del orden de una micra, equivalente a 106 metros) las dimensiones de un objeto. Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre s mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado es su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. Frecuentemente el micrmetro tambin incluye una manera de limitar la torsin mxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difcil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisin del instrumento.

El micrmetroEl Micrmetro se clasifica de la siguiente manera:Micrmetro de exteriores: son instrumentos de medida capaces de medir el exterior de piezas en centsimas. Poseen contactos de metal duro rectificados y lapeados. Ejercen sobre la pieza a medir una presin media entre 5 y 10 N, poseen un freno para no daar la pieza y el medidor si apretamos demasiado al medir.Micrmetro digital: son exactamente iguales a los anteriores, pero tienen la particularidad de realizar mediciones de hasta 1 milsima de precisin y son digitales, a diferencia de los anteriores que son analgicos.

El micrmetroMicrmetro exterior con contacto de platillos: de igual aspecto que los anteriores, pero posee unos platillos en sus contactos para mejor agarre y para la medicin de dientes de coronas u hojas de sierra circulares.Micrmetro de exteriores de arco profundo: tiene la particularidad de que tiene su arco de mayor longitud que los anteriores, para poder realizar mediciones en placas o sitios de difcil acceso.Micrmetro de profundidades: se parece mucho al calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de realizar mediciones en centsimas de milmetro.Micrmetro de interiores: mide interiores basndose en tres puntos de apoyo. En el estuche se contienen galgas para comprobar la exactitud de las mediciones.

El reloj comparadorReloj comparador: es un instrumento que permite realizar comparaciones de medicin entre dos objetos. Tambin tiene aplicaciones de alineacin de objetos en maquinarias. Necesita de un soporte con pie magntico.Visualizadores con entrada Digimatic: es un instrumento que tiene la capacidad de mostrar digitalmente la medicin de un instrumento analgico.Verificador de interiores: instrumento que sirve para tomar medidas de agujeros y compararlas de una pieza a otra. Posee un reloj comparador para mayor precisin y piezas intercambiables.

El gramilGramil o calibre de altitud:Es un instrumento capaz de realizar mediciones en altura verticalmente, y realizar sealizaciones y paralelas en piezas.

Calibre Pasa No pasaCalibre pasa-no pasaCalibre tampn cilndrico: son elementos que sirven para comprobar el dimetro de agujeros y comprobar que se adaptan a lo que necesitamos, para respetar las tolerancias de equipo, se someten a la condicin de pasa-no pasa y tienen el uso contrario al calibre de herradura.Calibre de herradura: sirve para medir el dimetro exterior de piezas con la condicin de pasa-no pasa.

Otros instrumentosMicroscopio: instrumento de visualizacin que nos permite ver aspectos o caractersticas de objetos con una visin microscpica, y con los dos ojos simultneamente.Proyector de perfiles: instrumento que permite ampliar con un factor conocido, una pieza y poder observar su estructura ms pequea mediante la reflexin de su sombra.Rugosmetro: es un instrumento que mediante ondas es capaz de medir la rugosidad de la superficie de un objeto, sin necesidad de ampliacin visual de la superficie del objeto.

El durmetroDurmetro:Instrumento mecnico o electrnico que permite medir y hacer pruebas de la dureza de distintos materiales, ya sean metlicos, cermicos, plsticos o de piedra.

CONTROL DIMENSIONALLa fabricacin de piezas es tan antigua como el hombre y a lo largo de su historia ha ido evolucionando, hacindose cada vez ms exigente el grado de exactitud dimensional requerida de las partes fabricadas.Hoy en da existen dos formas de fabricar dichas partes:

CONTROL DIMENSIONALFabricacin ArtesanaCada mecanismo o montaje se fabrica individualmente.Las piezas se fabrican para una unidad especfica de montaje.No importa la repetitividad.Se hace encajar y funcionar correctamente al conjunto recortando o aadiendo las piezas necesarias.No importa que las piezas resultantes no se ajusten a los planos.

CONTROL DIMENSIONALFabricacin en SerieCada pieza de un conjunto se fabrica con independencia de las restantes.Las piezas fabricadas independientes entre ellas deben acoplar perfectamente (deben ser precisas e intercambiables)El conjunto debe poder ser montado con cualquier grupo de piezas de la serie.Tambin se beneficia la reposicin de piezas gastadas.

Tolerancia y mediciones.Tolerancia y mediciones.Principios de base, Definiciones y Sistemas ISO de tolerancias.Incertidumbre, Tolerancia y Precisin.Frecuentemente aparecen estos tres trminos relacionados y a veces no resulta fcil diferenciarlos, en muchas ocasiones se utilizan indistintamente de forma incorrecta.

Tolerancia y mediciones.Sin embargo, siguiendo los principios y definiciones de la Metrologa estos tres conceptos se diferencian claramente. En este artculo corto se definirn cada uno de ellos, se analizaran sus orgenes y se comentaran cuales son sus principales diferencias. Para ello se ha consultado el texto Fundamentos de Metrologa, de ngel M Snchez Prez, Mayo de 1999. Monografas del Departamento de Fsica Aplicada, Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politcnica de Madrid.

Sobre el origen de la incertidumbre de medidasEl trmino incertidumbre siempre aparece asociado a la medida de magnitudes. Medir una cantidad de magnitud es compararla con otra de su misma clase que se adopta como unidad, siempre se mide comparando la magnitud a medir, mensurando, con otra cantidad de referencia de la misma clase, ya sea haciendo intervenir directamente patrones en el proceso y empleando un instrumento comparador (mtodo de medida diferencial o por comparacin), o aplicando exclusivamente un instrumento de medida sobre el mensurando ( mtodo de medida directa).

Incertidumbre de las medidasCuando se realiza la medicin siempre estn presentes el mensurando (lo que se quiere medir), el instrumento de medida (lo que mide), el operador (el que mide) y el resto del universo, que de alguna forma fsica est influyendo en la medida realizada. No podemos considerar que cuando se realiza una medida, el sistema formado por el mensurando-instrumento de medida-operador, est aislado de su entorno, sino que el entorno acta a travs de las magnitudes de influencia, de manera que aquellas medidas que ignoran las influencias significativas carecen de sentido metrolgico.

Incertidumbre de las medidasSe considerarn aquellas magnitudes de influencia como significativas cuando se encuentren en el orden de magnitud de la precisin con la que se mide el mensurando.

Incertidumbre de las medidasPara que el resultado de una medicin sea representativo, es necesario establecer unas condiciones de referencia que especifiquen los valores de las magnitudes de influencia, determinen que se trabaja con instrumentos adecuados, que el mensurando est suficientemente bien definido y que se utiliza un modo operativo apropiado.

Incertidumbre de las medidasSe dice que las magnitudes de influencia se encuentran bajo control cuando se emplean los medios necesarios para que sus valores se siten en un cierto intervalo alrededor del valor de referencia.

Incertidumbre de las medidasA pesar de que las magnitudes de influencia se encuentren bajo control, es inevitable la variabilidad de las mismas que se traducen en una cierta dispersin de las medidas cuando se reiteran sucesivas mediciones del mensurando, siempre que la divisin de escala del instrumento sea lo suficientemente pequea, que el instrumento posea la sensibilidad adecuada.

Incertidumbre de las medidasLa medida de cualquier magnitud posee naturaleza aleatoria al existir siempre una variabilidad inevitable que confiere dicho carcter a las indicaciones del instrumento cuando se realizan sucesivas mediciones del mensurando, siempre en las mismas condiciones de referencia.

Incertidumbre de las medidasEl orden de significacin de la variabilidad, para un determinado nivel de control de las magnitudes de influencia, depende esencialmente del grado de definicin del mensurando y de la sensibilidad del instrumento de medida empleado.

Incertidumbre de las medidasPuesto que el resultado de medir un mensurando es una variable aleatoria, el mensurando debe caracterizarse en la forma habitual empleada con las variables aleatorias, utilizando un parmetro de centrado y otro de dispersin. Ese parmetro de dispersin como veremos ms adelante ser la precisin.

Incertidumbre de las medidasDe todos los razonamientos anteriores se observa que no es posible obtener valores exactos como resultado de las medidas. La nica forma de conseguirlo sera la de introducir exactamente todas las correcciones necesarias en el tiempo y en el espacio, lo cual no es posible debido a la imperfeccin de los medios y del conocimiento, y por otro lado los medios necesarios para obtener una medida exacta no se justificaran desde el punto de vista prctico de la metrologa industrial.

Incertidumbre de las medidasDe ah que se origine un bucle al admitir que toda medida debe ser corregida (al menos con la correccin de calibracin del instrumento de medida), lo que obliga a medir nuevas magnitudes que, a su vez, habrn de ser corregidas hasta alcanzar los niveles metrolgicos ms elevados, no puede agotarse en la prctica y debe cortarse en algn punto, lo que supone dejar sin corregir algo que debiera haberse corregido, es decir, una correccin residual.