METROLOGA MECNICAMDULO DE APRENDIZAJE PARA EL PARTICIPANTE

CODELCO DIVISIN ANDINA

PROGRAMA APRENDICES 2013

ndice.41Captulo I Conceptos bsicos

41.1Introduccin

41.2Qu es medir?

51.3Unidades de medida

51.4Sistema Internacional (S.I.)

51.5Unidades del Sistema Internacional (SI) base

61.6Transformacin de unidades

71.7Sistema internacional a sistema ingles

71.8Norma DIN

71.9Instrumentos de medicin

81.9.1Instrumentos de medicin directa

121.9.2Instrumentos de medicin indirecta

121.10Verificacin de la medida y control de calidad.

131.11Medidas

131.11.1.- Medida Real

131.11.2.- Medida nominal

131.12Precisin de las medidas

131.13Teora de los errores

141.14Escalas

141.14.1Escala de reduccin

141.14.2Escala de ampliacin

16Captulo IIPie de metro

162.1.- Partes principales del pie de metro.

202.2.- Como se mide con pie de metro

212.3.- Lectura en milmetros

222.4.- Lectura en pulgadas decimales

242.5.- Lectura en pulgadas fraccionarias

27Captulo III Tornillo micromtrico (palmer)

273.1. Tornillo micromtrico (palmer)

283.1.1.- Partes principales

293.2.- Lectura del Micrmetro

33Captulo IV Reloj comparador ( caratulas)

334.1 Partes principales

344.2 Lectura del reloj comparador

344.3 Tipos de Alineamiento

344.3.1.- Alineamiento Colineal

354.3.2.- Alineamiento Angular

354.3.3.- Alineamiento Radial

354.3.4.- Alineamiento Angular y Radial

364.4.- Montaje para alineamiento con reloj comparador

1 Captulo IConceptos bsicos

1.1 Introduccin

A travs de la historia se comprueba que el progreso de los pueblos siempre estuvo relacionado con su progreso en las mediciones. La Metrologa es la ciencia de las mediciones y stas son una parte permanente e integrada de nuestro diario vivir que a menudo perdemos de vista. En la metrologa se entrelazan la tradicin y el cambio; los sistemas de medicin reflejan las tradiciones de los pueblos pero al mismo tiempo estamos permanentemente buscando nuevos patrones y formas de medir como parte de nuestro progreso y evolucin.Es por medio de diferentes aparatos e instrumentos de medicin que se realizan pruebas y ensayos que permiten determinar la conformidad con las normas existentes de un producto o servicio; en cierta medida, esto permite asegurar la calidad de los productos y servicios que se ofrecen a los consumidores.1.2 Qu es medir?

Es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Teniendo como punto de referencia dos cosas: un objeto (lo que se quiere medir) y una unidad de medida ya establecida ya sea en Sistema Ingles, Sistema Internacional, o Sistema Decimal.Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema que observamos. Por otro lado, no hemos de perder de vista que las medidas se realizan con algn tipo de error, debido a imperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor, errores experimentales, por eso, se ha de realizar la medida de forma que la alteracin producida sea mucho menor que el error experimental que se pueda cometer.1.3 Unidades de medida

Al patrn de medir le llamamos tambin Unidad de medida.Debe cumplir estas condiciones:1.- Ser inalterable, esto es, no ha de cambiar con el tiempo ni en funcin de quin realice la medida.2.- Ser universal, es decir utilizada por todos los pases.3.- Ha de ser fcilmente reproducible.Reuniendo las unidades patrn que los cientficos han estimado ms convenientes, se han creado los denominados Sistemas de Unidades.1.4 Sistema Internacional (S.I.)

Este nombre se adopt en el ao 1960 en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas, celebrada en Pars buscando en l un sistema universal, unificado y coherente que toma como Magnitudes fundamentales: Longitud, Masa, Tiempo, Intensidad de corriente elctrica, Temperatura termodinmica, Cantidad de sustancia, Intensidad luminosa. Toma adems como magnitudes complementarias: Angulo plano y Angulo slido.1.5 Unidades del Sistema Internacional (SI) base

Son 7 unidades sobre las que se fundamenta el sistema y de cuya combinacin se obtienen todas as unidades derivadas. La magnitud correspondiente, el nombre de la unidad y su smbolo se indican en la Tabla 1.

Tabla 1

1.6 Transformacin de unidades

Sistema Ingles a sistema internacionalSe requiere transformar 2 pulgadas a centmetros y posteriormente a milmetros

Tenemos que 1 pulgada es al 25,4 cm

2 pulgadas ser x cm.

X= 5, 08 cm.

A su vez si 1cm tiene 10 mm

5,08 cm tiene x mm.

X=50,8mm.

1.7 Sistema internacional a sistema ingles

Se desea transformar 100 mm a pulgadas

Si 1 pulgada tiene 25,4 mm.

x pulgadas tendr 100 mm

X=3,94 pulgadas

1.8 Norma DIN

Deutsches Institut fr Normung (en espaol, Instituto Alemn de Normalizacin)

Las normas DIN pueden ser clasificadas como fundamentales de tipo general (normas de formatos, tipos de lnea, rotulacin y otras), fundamentales de tipo tcnico (normas de caractersticas de elementos y equipos mecnicos), de materiales (normas de calidad de materiales, designacin, propiedades, composicin, etc.), de dimensiones de piezas y mecanismos (normas de formas, dimensiones, tolerancias). Y tambin pueden ser clasificadas segn su mbito de aplicacin, como ser internacionales, regionales, nacionales o de empresa.Un producto que cumpla con las normas DIN es a menudo y para el comprador y usuario del mismo una garanta de confianza, seguridad y calidad.Hoy a travs del instituto de normalizacin chilena, tambin estamos adheridos a las normas DIN1.9 Instrumentos de medicin

Existen muchos instrumentos de medicin, y cada uno de ellos, est diseado para medir diferentes parmetros, como ser:1.9.1Instrumentos de medicin directa

a).- Para medir Velocidad.El tacmetro es un dispositivo que mide las revoluciones (RPM) de un motor o una turbina, velocidad de superficies.

b).- Para medir Tensin Mecnica.Las tensiones mecnicas son causadas por excesos de peso sobre la estructura o el caso ms comn es que es causado por las Vibraciones Mecnicas

c).- Para medir dureza.La dureza es una medida de la resistencia de un material a la deformacin permanente (plstica) en su superficie, o sea la resistencia que opone un material a ser rayado o penetrado.

d).- Para medir ruidos en general.Los ruidomtros (Sound Level Meter) son utilizados para medir el nivel de los ruidos en un determinado ambiente, de manera que se puedan mantener un nivel adecuado segn los estndares internacionales de niveles de ruido

e).- Para medir Espesores.Los medidores mecnicos convencionales (Micrmetros) permiten medir espesores usualmente en el rango entre 0 y 25 mm, en cambio el equipo como se muestra la figura siguiente, nos permite determinar espesores a travs de emisin de ondas.

f).- Pie de metroUno de los medidores ms usados en la prctica es el Vernier, que nos permite medir espesores de menos de 0,5 mm, est compuesto de regletas y escalas. Este es un instrumento muy apropiado para medir longitudes, espesores, dimetros interiores, dimetros exteriores y profundidades.

g).- Tornillo micromtricoEs un instrumento de medicin longitudinal capaz de valorar dimensiones de milsimas de milmetro, en una sola operacin.

El tornillo micromtrico se usa para longitudes menores a las que puede medir el calibrador o vernier. El tornillo micromtrico consta de una escala fija y una mvil que se desplaza por rotacin. La distancia que avanza el tornillo al dar una vuelta completa se denomina paso de rosca.

h).- Reloj comparadorBsicamente, el reloj comparador es un aparato que transforma el movimiento rectilneo de los palpadores o puntas de contacto en movimiento circular de las agujas.

1.9.2Instrumentos de medicin indirecta

Los instrumentos de medicin indirecta, tambin denominados comparadores, son instrumentos, con los cuales son examinados dos o ms objetos o elementos geomtricos para descubrir sus relaciones, diferencias y/o semejanzas, estos equipos sirven solamente para trasladar medidas como por ejemplo: a).- Compas comparador.

1.10Verificacin de la medida y control de calidad.

Cuando se quiere que la calidad sea adecuada, hay que asegurar que esta calidad deseada, no produzcan rechazos del componente mal medido, o al final de la actividad de medicin, esta medida es insegura y debe ser rechazada y nuevamente tomada la medida, con este fin existen en las empresas departamentos de control de calidad que mediante las operaciones oportunas de mediciones y verificacin de las piezas garantizan la calidad y pueden parar en cualquier momento la produccin si detectan fallos en el proceso.

Antes de iniciar la produccin en serie se procede a la puesta a punto de cada mquina-herramienta en la operacin de mecanizado que tenga asignada, y cuando se mecaniza la primera pieza se la somete a un control riguroso de todos los parmetros de calidad involucrados en esa fase. Si el resultado es positivo el control de calidad del proceso lo asume el operario de la mquina quien es responsable de mantener la calidad de la produccin.

Para asegurar esta calidad el operario de la mquina tiene que disponer de los instrumentos con la exactitud requerida.1.11Medidas

1.11.1.- Medida Real

Es la medida que tiene la pieza una vez terminada1.11.2.- Medida nominal

Es la medida bsica o de partida en la ejecucin de una pieza. Es decir la cota o lnea de cero del dibujo, la que se deseara obtener.1.12Precisin de las medidas

La precisin en la toma de medidas, se refiere a la exactitud con que estas se van tomando y se debe tener cuidado tambin en la exactitud del equipo con el que se toma la medida, de la misma manera, el factor humano tambin es determinante para la exactitud y la precisin de las medidas tomadas.1.13Teora de los errores

a).- Errores sistemticos

Son los que se repiten constantemente y afectan al resultado en un slo sentido (aumentando o disminuyendo la medida).Pueden ser debidos a un mal calibrado o desajuste del aparato, al manejo del aparato de forma no recomendada por el fabricante. b).- Errores accidentales o aleatoriosNo es posible determinar su causa. Afectan al resultado en ambos sentidos y se pueden disminuir por tratamiento estadstico: realizando varias medidas para que las desviaciones, por encima y por debajo del valor que se supone debe ser el verdadero, se compensen.c).- Error por factores humanosEl "medidor" (observador) puede originar errores sistemticos por una forma inadecuada de medir, introduciendo as un error siempre en el mismo sentido. No suele ser consciente de cmo introduce su error. Slo se elimina cambiando de observador.El observador puede introducir tambin errores accidentales por una imperfeccin de sus sentidos. Estos errores van unas veces en un sentido y otros en otro y se pueden compensar haciendo varias medidas y promedindolas. d).- Factores ambientalesLa temperatura, la presin, la humedad, etc. pueden alterar el proceso de medida si varan de unas medidas a otras. Es necesario fijar las condiciones externas e indicar, en medidas precisas, cuales fueron stas. Si las condiciones externas varan aleatoriamente durante la medida, unos datos pueden compensar a los otros y el error accidental que introducen puede ser eliminado hallando la media de todos ellos. 1.14Escalas

Es la proporcin de aumento o disminucin que existe entre las dimensiones reales y las dimensiones representadas de un objeto.1.14.1Escala de reduccin

Para representar un objeto real de grandes dimensiones, en un papel se utilizara la escala indicada, por ejemplo Esc: 2:1, significa que la figura real est representada en el papel en dos veces ms pequea, o tambin Esc:10:1, significa que 10 metros de terreno, estn representados en 10 cm en el papel.1.14.2Escala de ampliacin

Para representar objetos de pequeas dimensiones, y representar dos veces ms grande que el original en el papel, como por ejemplo Esc: 1:2 Ejemplos de escalas de reduccin y ampliacin

Captulo IIPie de metro

Es un instrumento para medir longitudes que permite lecturas en milmetros y en fracciones de pulgada, a travs de una escala llamada Nonio o Vernier.

Se utiliza para hacer mediciones con rapidez, con grados de precisin de:

0,05 mm

0,02 mm

1/128

0,001

Est compuesto por una regla fija que es donde estn graduadas las escalas de medicin ya sean mtricas, en pulgadas o mixtas. En sta estn tambin formando el mismo cuerpo las puntas para medir dimetros interiores o ancho de acanaladuras, sobre esta regla fija desliza la regla mvil que lleva consigo la graduacin correspondiente del vernier segn las escalas de medicin que tenga el pie de metro. En la parte superior de la regla mvil generalmente tiene un tornillo que es para fijarla en una medida determinada.2.1.- Partes principales del pie de metro.

Manera correcta de manipular un pie de metro

El pie de metro, de acuerdo a sus partes componentes que nos sirven para tomar medidas de precisin, tenemos:a).- Medicin de exteriores

b).- Medicin de interiores

c).- Medicin de profundidades

d).- Medicin de alturas

e).- Medicin de puntos estrechos

f).- Trazado

g).- Medicin del dimetro

h).- Marcado del punto central

2.2.- Como se mide con pie de metro

Para realizar una medicin con un calibrador, el cursor posee una escala vernier o nonio, cuya medicin se basa en la divisin de la unidad mnima utilizada en la escala principal o fija.

En el Sistema Internacional, existen calibradores en los cuales el vernier tiene 10 divisiones equivalentes a 9 milmetros de la escala principal, es decir, existe una diferencia de 0.1 mm entre la primera divisin de la escala fija y la primera divisin de la escala mvil, con lo cual se logra realizar la lectura con una precisin de 0.1 mm, como se muestra en la siguiente imagen.

2.3.- Lectura en milmetros

Ejercicio N 1LECTURA

1.0 mmEscala fija

0.3 mmEscala vernier (3. lnea)

1.3 mmLectura final

Ejercicio N 2LECTURA

1.0 mmEscala fija

0.3 mmEscala vernier (3. lnea)

1.3 mmLectura final

Ejercicio N 3

2.4.- Lectura en pulgadas decimales

Ejercicio N 1LECTURA

0.000Escala fija (P-1)

.000Escala fija (P-2)

.050Escala fija (P-3)

.014Escala vernier (14 lneas) (P-4)

.064Lectura final

Ejercicio N 2

LECTURA

1.000Escala fija (P-1)

.700Escala fija (P-2)

.000Escala fija (P-3)

.021Escala vernier (21 lneas) (P-4)

1.721Lectura final

Ejercicio N 3

2.5.- Lectura en pulgadas fraccionarias

En el Sistema Ingls, una escala fija del calibrador est graduada en fracciones de pulgada (1/16). Esos valores fraccionarios de pulgada son complementados con el uso de la escala vernier (1/128).

Cada pulgada del calibrador en la escala fija se divide en 16 partes, es decir, en dieciseisavos de pulgada (1/16), los cuales, para su lectura, se simplifican a su mnima expresin, como se muestra en la siguiente figura:

Cada divisin en la escala vernier tiene un valor de:

Ejercicio N 1

Ejercicio N 2LECTURA

1Escala fija (P-1)

Escala fija (3 por 8 = 24/128) (P-2)

Escala vernier (5 lneas) (P-3)

Lectura final

Ejercicio N 3

LECTURA

0Escala fija (P-1)

Escala fija (1 por 8 = 8/128) (P-2)

Escala vernier (6 lneas) (P-3)

Lectura final

Ejercicio N 4

Captulo III Tornillo micromtrico (palmer)

3.1. Tornillo micromtrico (palmer)

El micrmetro es un dispositivo ampliamente usado en ingeniera mecnica, para medir con precisin grosor, medidas internas, externas y profundidades. Los micrmetros tienen varias ventajas respecto a otros instrumentos de medida como el vernier: son fciles de usar y sus lecturas son consistentes.

Del griego micros, pequeo, y metros, medicin, tambin llamado Tornillo de Palmer, sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisin, del orden de centsimas de milmetros y de milsimas de milmetros.

Para ello cuenta con dos puntas que se aproximan entre s mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un Nonio. La mxima longitud de medida del micrmetro de exteriores es de 25 mm. por lo que es necesario disponer de un micrmetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm.), (25-50 mm.), (50-75 mm.), etc.

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.3.1.1.- Partes principales

Palpadores Sirven de apoyo para la pieza a ser medida, para eso precisan ser rigurosamente planos y paralelos, en algunos instrumentos, son de metal duro de alta resistencia al desgaste Herradura

Construido de acero especial fundido, tratado trmicamente para liberar tensiones Aislante trmico Fijado al arco, evita su dilatacin, porque asla la transmisin de calor, desde las manos al instrumento Tambor giratorio

Construido de acero especial templado, para garantizar exactitud en el paso de la rosca, en este lugar se encuentra la escala centesimal, el gira ligado al tornillo micromtrico, as por cada vuelta del tambor, el desplazamiento es igual al paso del tornilloCarraca (tuerca de ajuste- chicharra)

Permite el desplazamiento del tornillo micromtrico y su ajuste cuando es necesario, asegura una presin constante y adecuada de medicin. Bloqueo (freno)

Permite inmovilizar el tornillo3.2.- Lectura del Micrmetro

Todos los tornillos micromtricos empleados en el sistema mtrico decimal tienen una longitud de 25 mm. con un paso de rosca de 0,5 mm. de modo que girando el tambor una vuelta completa el palpador avanza o retrocede 0,5 mm.

El micrmetro tiene una escala longitudinal, lnea longitudinal que sirve de fiel, que en su parte superior presenta las divisiones de milmetros enteros y en la inferior las de los medios milmetros, cuando el tambor gira deja ver estas divisiones.

En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales, indicando la fraccin de vuelta que ha realizado, una divisin equivale a 0,01 mm.

Para realizar una lectura, nos fijamos en la escala longitudinal, sabiendo as la medida con una apreciacin de 0,5 mm, el exceso sobre esta medida se ve en la escala del tambor con una precisin de 0,01 mm.Ejemplo 1En la siguiente fotografa se ve un micrmetro donde en la parte superior de la escala longitudinal se ve la divisin de 5 mm en la parte inferior de esta escala se aprecia la divisin del medio milmetro. En la escala del tambor la divisin 28 coincide con la lnea central de la escala longitudinal, luego la medida realizada por el micrmetro es: 5 + 0,5 + 0,28 = 5,78.

Lectura 5,78 mm.Ejemplo 2

La escala se divide en dos partes, una horizontal y otra vertical, la primera mide de 0.5 mm en 0.5 mm. la escala vertical mide centsimas de milmetro, una vuelta completa del manguito significa medio milmetro, como est dividido de 0 a 50, cada rayita significa una centsima de milmetro.

Ejemplo 3

4.50 mm, En el dial horizontal hay 5 lneas que dan un total de 4.5 mm y como en el dial vertical esta a 0 no sumamos nada.

Ejemplo 4

1,00 mm, dos rayitas por 0.5mm cada una nos da un 1mm y 0 centsimas por la escala vertical.Ejemplo 5

9.23 mm, Partimos de que se ve el numero 5 ms 4 lneas superiores hacen 9 mm, mas 23 centsimas del indicador vertical nos da un total de 9.23 mm.

Ejemplo 6

Lectura 5,783

Captulo IV Reloj comparador ( caratulas)

El instrumento de medicin que se utiliza en los talleres e industrias para la verificacin de piezas y que por sus propios medios no dan lectura directa, es el reloj comparador, pero es til para comparar las diferencias que existen en la cota de varias piezas que se quieran verificar. La capacidad para detectar la diferencia de medidas es posible gracias a un mecanismo de engranajes y palancas, que van metidos dentro de una caja metlica de forma circular. Dentro de esta caja se desliza un eje, que tiene una punta esfrica que hace contacto con la superficie. Este eje al desplazarse mueve la aguja del reloj, haciendo posible la lectura directa y fcil de las diferencias de medida. 4.1 Partes principales

La precisin de un Reloj Comparador puede ser de centsimas de milmetros o incluso de milsimas de milmetros (micras) segn la escala a la que est graduado. Tambin se presentan en milsimas de pulgada.

El Reloj Comparador tiene que ir incorporado a una galga de verificacin o a un soporte con pie magntico que permite colocarlo en la zona de la mquina que se desee.

Es un instrumento muy til para la verificacin de diferentes tareas de mecanizado, especialmente la excentricidad de ejes de rotacin.

4.2 Lectura del reloj comparador

Una vuelta completa del indicador representa 1 milmetro en la espiga exploradora (punto de contacto), esto indica que la escala se extiende por todo el permetro del disco que esta dividido en 100 partes, o sea que cada divisin de la escala representa 1/100 mm.

El limbo, es giratorio y puede disponerse siempre en cero en coincidencia con el ndice.

La medida se toma cuando la pieza est girando, y no as como en los otros casos donde la toma de la medida se realiza con el equipo detenido

4.3 Tipos de Alineamiento

4.3.1.- Alineamiento Colineal

4.3.2.- Alineamiento Angular

4.3.3.- Alineamiento Radial

4.3.4.- Alineamiento Angular y Radial

4.4.- Montaje para alineamiento con reloj comparador