metrologia

5/14/2018 Metrologia - slidepdf.com

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TRABAJO PRACTICO N° 4: Metrología

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Introducción

Definición de la metrologíaEl significado inicial de metrología deriva de su etimología: del griegometros (medida) y logos (tratado).Es un concepto que debe ser casi

tan antiguo como el ser humano: “tengo nada”, “tengo algo”, “tengomucho”; expresiones que reflejan una comparación muy primitivapero que perdura en la raza humana bajo muchos aspectos, al puntoque actualmente podemos decir que metrología es la ciencia eingeniería de la medida, incluyendo el estudio, mantenimiento yaplicación del sistema de pesas y medidas. Actúa tanto en losámbitos científico, industrial y legal, como en cualquier otrodemandado por la sociedad. Su objetivofundamental es la obtención y expresión del valor de las magnitudes,

garantizando la trazabilidad de los procesos y la consecución de laexactitud requerida en cada caso; empleando para ello instrumentosmétodos y medios apropiados ya que medir es comparar con algo(unidad) que se toma como base de comparación.

La Metrología comprende pues todos los aspectos, tanto teóricoscomo prácticos, que se refieren a las mediciones, cualesquiera quesean sus incertidumbres, y en cualesquiera de los campos de laciencia y de la tecnología en que tengan lugar. Cubre tres actividades

principales:• La definición de las unidades de medida internacionalmenteaceptadas.• La realización de las unidades de medida por métodos científicos.• El establecimiento de las cadenas de trazabilidad, determinando ydocumentando el valor y exactitud de una medición y diseminandodicho conocimiento.A su vez la Metrología se considera habitualmente dividida en trescategorías, cada una de ellas con diferentes niveles de complejidad yexactitud:1. La Metrología Científica, que se ocupa de la organización y eldesarrollo de los patrones de medida y de su mantenimiento (el nivelmás alto).2. La Metrología Industrial, que asegura el adecuado funcionamientode los instrumentos de medición empleados en la industria y en losprocesos de producción y verificación.3. La Metrología Legal, que se ocupa de aquellas mediciones queinfluyen sobre la transparencia de las transacciones comerciales, lasalud y la seguridad de los ciudadanos.

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Las mediciones juegan un importante papel en la vida diaria de laspersonas. Se encuentran en cualquiera de las actividades, desde laestimación a simple vista de una distancia, hasta un proceso decontrol o la investigación básica.

La Metrología es probablemente la ciencia más antigua del mundo yel conocimiento sobre su aplicación es una necesidad fundamental enla práctica de todas las profesiones con sustrato científico ya que lamedición permite conocer de forma cuantitativa, las propiedadesfísicas y químicas de los objetos. El progreso en la ciencia siempre haestado íntimamente ligado a los avances en la capacidad demedición. Las mediciones son un medio para describir los fenómenosnaturales en forma cuantitativa. Como se explica a continuación” laCiencia comienza donde empieza la medición, no siendo posible laciencia exacta en ausencia de mediciones”. Las mediciones suponenun costo equivalente a más del 1% del PIB combinado, con un retornoeconómico equivalente de entre el 2% y el 7% del PIB. Ya sea café,petróleo y sus derivados., electricidad o calor, todo se compra y sevende tras efectuar procesos de medición y ello afecta a nuestraseconomías privadas. Los radares (cinemómetros) de las fuerzas deseguridad, con sus consecuencias económicas y penales, tambiénson objeto de medición. Horas de sol, tallas de ropa, porcentaje dealcohol, peso de las cartas, temperatura de locales, presión deneumáticos, etc. Es prácticamente imposible describir cualquier cosa

sin referirse a la metrología. El comercio, el mercado y las leyes quelos regulan dependen de la metrología y del empleo de unidadescomunes.

MediciónLa medición, base de la metrología, consiste en comparar la cantidaddesconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de lamisma magnitud, que elegimos como unidad. Teniendo como puntode referencia dos cosas: un objeto (lo que se quiere medir) y una

unidad de medida ya establecida ya sea en Sistema Inglés, SistemaInternacional, o una unidad arbitraria.Al resultado de medir lo llamamos Medida.Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitaralterar el sistema que observamos. Por otro lado, no hemos de perderde vista que las medidas se realizan con algún tipo de error, debido aimperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor, erroresexperimentales, por eso, se ha de realizar la medida de forma que laalteración producida sea mucho menor que el error experimental que

se pueda cometer.

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Unidades de medición y magnitudes físicas

La actividad más importante de la metrología es la verificación, la

medición. Llamándose a las propiedades medibles, magnitudesfísicas, estas se encuentran representadas por símbolos, así la masaes “m”, el tiempo “t”, etc, siempre escritas en minúsculas.

Estas magnitudes físicas están determinadas por unidades, parapoder ser comparadas entre si. Los símbolos de estas unidades nodeben estar escritos necesariamente en minúsculas.

Estas unidades y magnitudes anteriormente nombradas, estáncontempladas y registradas en el Sistema Internacional de Unidades(SI), que es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usaen todos los países y es la forma actual del sistema métrico decimal(Exceptuando países como Birmania, Liberia y Estados Unidos,quienes aún no adoptan plenamente este sistema),aunque cabedestacar la existencia de otros sistemas –ya casi obsoletos- talescomo el CGS,MKS o Técnico, cuya existencia ha creado dificultadesen las relaciones comerciales internacionales, en el intercambio deresultados de investigaciones científicas,etc,hasta que en el año 1960en la XI Convención General de Pesos y Medidas celebrada en París,

coincidió en un sistema universal unificado y coherente tomandocomo magnitudes fundamentales a las detalladas a continuación, consus respectivos simbolos y unidades :

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Además se establecieron los múltiplos y submúltiplos de lasunidades, dejando claro algunos temas más sobre la nomenclatura,como que el separador decimal debe estar en la línea con los dígitosy se empleara la coma (,) salvo textos en inglés que emplean elpunto (.). No debe ponerse ningún otro signo entre los números. Para

facilitar la lectura los números pueden agruparse en grupos de tres,pero no se deben utilizar ni comas ni puntos en los espacios entregrupos. Ejemplo: 123 456 789,987 546. En algunos países seacostumbra a separar los miles por un punto para facilitar su lectura(Ejemplo: 123.456.789,987 546), siendo esta notación desaconsejaday ajena a la normativa establecida en el Sistema Internacional deUnidades.

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Definición de Magnitud Física

La noción de magnitud está inevitablemente relacionada con la demedida. Se denominan magnitudes ciertas propiedades o aspectosobservables de un sistema físico que pueden ser expresados enforma numérica. En otras palabras, las magnitudes son todasaquellas propiedades o atributos medibles. También se define comotodo aquello que puede medirse y ser comparado con un patrón.

Definiciones de las unidades Fundamentales

Segundo : El segundo es la unidad de tiempo en el SistemaInternacional de Unidades, el Sistema Cegesimal de Unidades yel Sistema Técnico de Unidades.

Un minuto equivale a 60 segundos y una hora equivale a 3600segundos.

Su símbolo es s (no es una abreviatura: no admite mayúscula, puntoni plural).Hasta 1967 se definía como la ochenta y seis mil cuatrocientosavaparte de la duración que tuvo el día solar medio entre los años 1750 y1890 y, a partir de esa fecha, su medición se hace tomando comobase el tiempo atómico. Según la definición del Sistema Internacionalde Unidades:

“Un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la

radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del

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estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a unatemperatura de 0 K.”

El metro : es la unidad principal de longitud del Sistema

Internacional de Unidades. Su símbolo es m (no es unaabreviatura: no admite mayúscula, punto ni plural), La palabrametro proviene del término griego " " (metrón) queμέτρον significa "medida" y la Oficina internacional de Pesos y Medidasla define como :

“Un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío durante unintervalo de 1/299.792.458 de segundo”

Amper: El amperio o ampere (símbolo A), es la unidad deintensidad de corriente eléctrica., Un amperio representa elpromedio de un culombio de carga por segundo. Forma partede las unidades básicas en el Sistema Internacional deUnidades y fue nombrado en honor de André-Marie Ampere. Elamperio es:

“la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dosconductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de seccióncircular despreciable y situados a una distancia de un metro uno deotro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2×10-7 newton pormetro de longitud.”

Mol: El mol (símbolo: mol) es la unidad con que se mide lacantidad de sustancia, una de las siete magnitudes físicasfundamentales del Sistema Internacional de Unidades.

Se define a 1 mol como la cantidad de substancia de un sistemacompuesto por tantas partículas como átomos existen en 12/1000kilogramos de carbono.

El número de gramos de sustancia igual a la suma de protones yneutrones, es 1 mol de dicha substancia.H2O: 18; 1 mol H2O= 18 g

Kilogramo : El kilogramo es la unidad básica de masa delSistema Internacional de Unidades (SI), y su patrón se definecomo la masa que tiene el prototipo internacional, compuestode una aleación de platino e iridio, que se guarda en la OficinaInternacional de Pesos y Medidas (BIPM) en Sèvres, cerca de

París (Francia).

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Es la única unidad que emplea un prefijo, y la única unidad del SI quetodavía se define por un objeto patrón y no por una característicafísica fundamental. Su símbolo es kg.

Kelvin : El kelvin (antes llamado grado Kelvin), simbolizadocomo K, es la unidad de temperatura de la escala creada porWilliam Thomson, Lord Kelvin, en el año 1848, sobre la base delgrado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto(−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. Lord Kelvin, asus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica,y la unidad fue nombrada en su honor.

Es una de las unidades del Sistema Internacional de Unidades ycorresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del

punto triple del agua.Se representa con la letra K, y nunca "°K".

Candela : La candela (símbolo cd) es una de las unidadesbásicas del Sistema Internacional, de intensidad luminosa. Sedefine como:

“La candela es la intensidad luminosa en una dirección dada, de unafuente que emite una radiación monocromática de frecuencia540×1012 hercios y de la cual la intensidad radiada en esa direcciónes 1/683 W vatios por estereorradián.”

Metrotecnia

La Metrotecnia puede ser definida como la tecnología o el conjuntode técnicas que estudia las medidas y que a diferencia de lametrología, que se centra en la parte teórica y definición de medida,la metrotecnia se ocupa de la realización de la medida propiamentedicha, de la medición en si, mediante el uso de los instrumentos, sucontracción y conservación, sus instrucciones de uso, y todo lo que

tiene que ver con los trabajos de medición y su correcto uso yaplicación.La metrología como ciencia y la metrotecnia como tecnología, suelenestudiarse juntas, metrología y metrotecnia, dado que las referenciasmutuas son constantes, hay que tener en cuenta que la metrotecniano define magnitudes, ni sistemas de unidades; se ocupa desde elpunto de vista práctico de las mediciones y de sus instrumentos demedición.Definiciones de las propiedades de los elementos de medición

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Exactitud: Aproximación con la cual la lectura de un instrumento seacerca al valor real de la variable medida.Precisión: Medida de la reproducibilidad de las mediciones. Es unamedida del grado con el cual mediciones sucesivas difieren unas de

otras. Para tener una correcta evaluación de la precisión de uninstrumento debe considerarse tanto la conformidad como las cifrassignificativas. El aumento de las cifras significativas incrementa laprecisión de la medición.La conformidad es condición necesaria pero no suficiente en cuanto aprecisión. De modo semejante, la precisión es condición necesariapero no suficiente para la exactitud.Cifras significativas: El número de cifras significativas, es importantea la hora de cuantificar magnitud y precisión de las mediciones deuna cantidad. Es importante remarcar que, cuando se manejanvalores medidos con distintas cifras significativas, suele cometerse elerror de escribir el resultado del error absoluto con cifras que carecende sentido.Resolución: Cambio más pequeño en el valor medido al cual respondeel instrumento.Sensibilidad: Relación de la señal de salida o respuesta delinstrumento respecto al cambio de la entrada o variable medida.

Tipos de mediciones

Las mediciones pueden ser clasificadas de distintas formas, siendolas siguientes las más comunes:

Medición Directa : Es aquella que se realiza cuando disponemosde un dispositivo de medición, de un instrumento de medidaque la obtiene al comparar una variable con la variable a medircon una de la misma naturaleza física., Como por ejemplo alrealizar una medición mediante una regla graduada, o una

cinta métrica. Medición Indirecta : A diferencia de la medición directa, Una

medida es indirecta cuando se obtiene, mediante cálculos, apartir de las otras mediciones directas.Cuando, mediante una fórmula, calculamos el valor de unavariable, estamos realizando una medida indirecta.

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Medidas reproducibles : Son aquellas que al medir cierta

magnitud varias veces, con determinado instrumento de

medición arroja los mismo resultados. Como por ejemplo, tomarlas medidas de un mueble.

Medidas no reproducibles : Son aquellas que al repetirlas arrojan

distintos resultados Como por ejemplo medir la velocidad delviento.

Errores en la medición

El valor verdadero de una cierta magnitud que se mide es siempreimposible de determinar por las limitaciones tanto del operador comode los instrumentos de medida. Es por eso que toda medición estáafectada a un error imposible de determinar, pero cuyo valor puedeser acotado dentro de unos márgenes adecuados (Grado deincertidumbre).El error de medición se define como la diferenciaentre el valor medido y el valor verdadero. Estos errores surgendebido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de laobservación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de

medición, de las condiciones ambientales (Temperatura, Humedad,etc.) y de otras causas, que pueden actuar en conjunto oindividualmente. A continuación una breve descripción de cada tipode error:

Errores Sistemáticos: Se deben a fallas de los instrumentos,como partes defectuosas o desgastadas, y efectos ambientalessobre el equipo. Un ejemplo típico es el galvanómetro deD’arsonval, se deriva de la fricción de los cojinetes de las

partes móviles, deterioro del resorte antagónico, etc. Estoserrores pueden evitarse mediante una buena elección delinstrumento, aplicación de factores de corrección, orecalibrando los mismos contra un patrón.

Errores Aleatorios: O accidentales se caracterizan por ser decarácter variable, es decir que al repetir un experimento encondiciones idénticas, los resultados obtenidos no son igualesen todos los casos. Las diferencias en los resultados de lasmediciones no siguen ningún patrón definido y son producto dela acción conjunta de una serie de factores que no siempre

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están identificados. Este tipo de error se trabajaestadísticamente. El error accidental se puede minimizaraumentando el número de mediciones.

Error Absoluto: Es la diferencia entre el valor de la medida y elvalor tomado como exacta. Puede ser positivo o negativo,según si la medida es superior al valor real o inferior (la restasale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que lasde la medida.

Error Relativo: Es la división entre el error absoluto y el valorexacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento(%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo onegativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por

exceso o por defecto. Es adimensional.

Instrumentos de Medición

En física un instrumento de medición es un aparato que se usa paracomparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición.Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamenteestablecidos como estándares o patrones y de la medición resulta unnúmero que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad dereferencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que sehace esta conversión y la lectura de nuestra incognita, la magnitud.

Elementos característicos:Los instrumentos de medición, sin importar su tipo poseen elementoscaracterísticos o comunes a todos o su gran mayoría.

Escala Graduada: es la sucesión de un número de rayas sobreun soporte.Este intervalo de rayas es la unidad de longitud dela escala.

Subdivisión de la escala: Se entiende la unidad numéricaindicada, sin la clase de unidad.

Valor mínimo de la escala: Se entiende como la variación de lamagnitud medida, que produce sobre la escala graduada eldesplazamiento de al aguja o indicador en una subdivisión.

Intervalo de indicación: Es el campo de valores de medición que

puede leerse en un instrumento de medición, Es la parte deindicación en el que está comprendido el límite de error.

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La medida es aquel valor determinado por el indicador delinstrumento de medición.

Instrumentos de medición para verificar Longitudes

Regla Graduada: Es un fleje de acero, plástico u otro material, en elque se ha grabado una graduación cuyo origen se confunde con elextremo de la izquierda. Las longitudes normales de este instrumentoson: 0.2 m, 0.50 m, 1 m y 2 m. Suelen estar grabadas en milímetrosy, a veces, las primeras divisiones están en 0.5 mm entre trazo ytrazo. Hay dos procedimientos para medir con regla graduada:

Medida al extremo: se hace coincidir el cero de la regla con el origende la dimensiónque se quiere conocer y coincidiendo con el otro extremo de dichadimensión se leesobre la regla el valor buscado. Medida entre dos trazos: hacer coincidir un trazo cualquiera de laregla (marcada con el 10 o el 100 por ejemplo) con el origen de ladimensión que se quiere conocer y coincidiendo con el otro extremode esa dimensión se lee el valor marcado en la regla, como en el casoanterior. Para conocer su valor real se tiene en cuenta la cota originalpara restarla del valor leído en el extremo. Cuando el extremo de ladimensión que se mide no coincide exactamente con un trazo de lagraduación, se leerá el número entero más próximo por defecto o porexceso.

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Uso adecuado de la regla graduada

Cinta Métrica: Es una herramienta de medición, La cinta métrica

utilizada en medición de distancias se construye en una delgadalámina de acero, aluminio o de fibra de vidrio. Las cintas métricasmás usadas son las de 10, 15, 20, 25, 30,50 y 100 metros, aunquecon menores longitudes (de 1 a 10 m) son denominadas flexómetrosy pueden incluir un mecanismo para rebobinado automático de lacinta. Existen de distintos tipos como el metro de carpintero, la cintade costurera, siendo la cinta métrica extensible la de mayor uso.En el caso que la distancia a medir sea mayor que la longitud de lacinta, en agrimensura se puede solucionar este inconvenienteaplicando lo que se denomina "Procedimiento Operativo Normal"(PON).En el procedimiento se encuentra ayuda con hitos y un juego defichas o agujas de agrimensor (pequeños pinchos de acero,generalmente unidos a un anillo de transporte).

Calibre: También denominado calibrador, cartabón de corredera, piede rey, pie de metro, pie a colisa, forcípula (para medir árboles),nonio o Vernier, es un Instrumento de medición de precisión que vade 0,1mm hasta 0,02 mm; 0, 001 milésima de pulgada y en su nonio1/128 pulgadas. Muy utilizado en talleres de mecánica industrial,automotriz y en la industria en general, es empleado para la mediciónde piezas que deben ser fabricadas con la tolerancia mínima posible.Las medidas que toma pueden ser las de exteriores, interiores y de

profundidad. Puede medir longitudes internas y externas. Hay dediferentes clases pero uno de los más utilizados es el pie de reyuniversal. Se compone de:

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

Tornillo de fijación: asegura el cursor a la regla fija.

Cursor: elemento deslizante sobre la regla fija y contiene las escalasnonio.

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Regla o palpador de profundidad: también llamado profundímetro porsu función de medir profundidades

Impulsor: apoyo para deslizar el cursor

Mordazas para medidas internas

Diferentes tipos de calibres

Calibrador de botón: Este calibrador está equipado con un Botón enlugar del tradicional tornillo de freno. Si el botón se oprime, el cursorpuede deslizarse a lo largo de la regleta, cuando el botón se suelta, elcursor se detiene automáticamente.Calibrador de tornillo de ajuste: Este tipo está equipado con un

tornillo de ajuste el cual se utiliza para mover el cursor lentamentecuando se usa como un calibrador fijo, este tipo permite el ajuste fácildel cursor.Calibrador de carátula: está equipado con un indicador de carátula enlugar de un nonio para permitir la lectura fácil de la escala.Calibrador digital: Este tipo de calibrador está equipado con undisplay digital para mostrar las medidas, ya sea en mm o en pulgadascon una precisión de milésima de pulgada.

Lectura en el calibreLa medida indicada por un pie de rey es la suma de dos medidas, laque muestra la escala fija más la mostrada por el nonio. Así porejemplo:

Escala fija: 1 mm / Nonio: 0.3 = 1+0.3 =1.3 mm

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La medida que muestra la escala fija es aquella se da por el valormostrado antes del cero del nonio para el ejemplo de la figura con latuerca seria 2.4 cm o 24 mm.

Para sacar la medida del nonio se busca cual de las divisiones delnonio coinciden con la escala fija, para el ejemplo seria la división 7

entonces según la escala que se muestra (0.05 mm) 0.7 mm ó 0.07cm.

MicrómetroEl micrómetro, que también es denominado tornillo de Palmer, calibrePalmer o simplemente palmer es un instrumento de medición capazde realizar mediciones de longitudes con una apreciación decentésimas de milímetro o de milésimas de milímetro, 0,01 mm ó0,001 mm (micra), capaz de realizar tales mediciones gracias a untornillo de precisión con una escala convenientemente graduadas. Sunombre deriva etimológicamente de las palabras griegas μικρο

(micros, pequeño) y o μετρ ν (metron, medición).Cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillode rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. Laescala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida delmicrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesariodisponer de un micrómetro para cada campo de medidas que sequieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc.Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de

limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hacedifícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión delinstrumento.

Tipos y partes de MicrómetrosMicrómetro para exteriores. Micrómetro parainteriores

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Según la tecnología de fabricación:Mecánicos: los más clásicos, basados en elementosexclusivamente mecánicos.Electrónicos: Fabricados con elementos electrónicos,empleando normalmente tecnología digital.

Por la unidad de medida:Sistema decimal: según el Sistema métrico decimal, empleandoel Milímetro como unidad de longitud.Sistema ingles: según el Sistema anglosajón de unidades,utilizando un divisor de la Pulgada como unidad de medida.

Por la normalización:Estándar: Para un uso general, en cuanto a la apreciación yamplitud de medidas.Especiales: de amplitud de medida o apreciación especiales,

destinados a mediciones especificas, en procesos defabricación o verificación concretos.

Por la horquilla de medición:en los micrómetro estándar métricos todos los tornillosmicrómetricos miden 25mm, pudiendo presentarse horquillasde medida de 0 a 25mm, 25 a 50mm, de 50 a 75 etc, hastamedidas que superan el metro.en el sistema ingles de unidades la longitud del tornillo sueleser de una pulgada, y las distintas horquillas de medición

suelen ir de una en una pulgada.

Por la forma de los palpadores:Paralelos planos: los más normales para medir entre superficiesplanas paralelas.De puntas cónicas para roscas: para medir entre los filetes deuna superficie roscada.De platillos para engranajes: con platillos para medir entredientes de engranajes.De palpadores radiales: para medir diámetros de agujerospequeños.

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Por las medidas a realizar:De exteriores: si se mide las cuotas exteriores de la pieza.De interiores: si se mide cuotas interiores de la pieza.De profundidad: si se mide la diferencia de cuota entre dos

superficies paralelas.

Lectura del Micrómetro Todos los tornillos micrométricos empleados en el sistema métricodecimal tienen una longitud de 25 mm, con un paso de rosca de 0,5mm, de modo que girando el tambor una vuelta completa el palpadoravanza o retrocede 0,5 mm.El micrómetro tiene una escala longitudinal, línea longitudinal quesirve de fiel, que en su parte superior presenta las divisiones demilímetros enteros y en la inferior las de los medios milímetros,cuando el tambor gira deja ver estas divisiones.En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia50 divisiones iguales, indicando la fracción de vuelta que harealizado. Una división equivale a 0,01 mm.Para realizar una lectura, nos fijamos en la escala longitudinal,sabiendo así la medida con una apreciación de 0,5 mm, el excesosobre esta medida se ve en la escala del tambor con una precisión de0,01 mm.

Calibre fijo o GalgaSe llama galga o calibre fijo a los elementos que se utilizan en elmecanizado de piezas para la verificación de las cotas con toleranciasestrechas cuando se trata de la verificación de piezas en serie. Lasgalgas que son calibres fijos no siempre indican su medición ypueden ser meras réplicas de la pieza modelo, lo cual las abarata, así algunas sirven sólo para establecer un patrón, con el que se comparala pieza para establecer su validez; están formadas por un mango desujeción y dos elementos de medida, donde una medida corresponde

al valor máximo de la cota a medir, y se llama «NO PASA» (en inglés«NOT GO»), y la otra medida corresponde al valor mínimo de la cotaa medir, y se llama «PASA» («GO»).Las galgas son de acero, templado y rectificado, o de carburos, conuna gran precisión de ejecución, también se hacen galgas cerámicasde zirconia. Las dimensiones, dureza y título de las galgas estánestandarizados en la norma DIN 2275.Distintos tipos de GalgasLas galgas pueden ser individuales, que se usan por torsión

(movimiento de deslizamiento y giro), o juegos que agrupan variasgalgas con hasta cien placas lisas de diversas formas (rectangualres

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o redondeadas), Según lo que se requiera medir se consideran lossiguientes tipos de nalgas:

Tapones de “pasa y no pasa”: se emplean en el verificado de los

diámetros de orificios.

Galgas de herradura “pasa - no pasa”: se emplean en el verificado delos diámetros de ejes y cotas externas.

Tapones cónicos con la indicación de profundidad máxima: seemplean en el verificado de agujeros cónicos.

Acoplamientos cónicos con la indicación de profundidad máxima: seemplean en el verificado de ejes cónicos.

Ejes roscados con pasa y no pasa: se emplean en el verificado deroscas.

Galga para radios o de filete: se emplean en el verificado de losradios. Se utiliza poniendo junto a la galga la pieza a contra luz,comprobándose si ésta coincide con el radio, procediéndose a sucorrección caso de existir alguna fuga de luz.

Dificultades en la medición con galgas.Las galgas fijas y los dispositivos especializados de medición yverificación tienen primeramente dos desventajas: Son inflexibles y

en cada cambio se generan costos nuevos, porque además de losaltos costos de adquisición se deberá contar con gastos de calibrajeanuales.

Reloj Comparador Es un instrumento de medición que se utiliza en los talleres e

industrias para la verificación de piezas y que por sus propios mediosno da lectura directa, pero es útil para comparar las diferencias que

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existen en la cota de varias piezas que se quieran verificar. Lacapacidad para detectar la diferencia de medidas es posible gracias aun mecanismo de engranajes y palancas, que van metidos dentro deuna caja metálica de forma circular. Dentro de esta caja se desliza un

eje, que tiene una punta esférica que hace contacto con la superficie.Este eje al desplazarse mueve la aguja del reloj, haciendo posible lalectura directa y fácil de las diferencias de medida. La precisión delmismo puede ser de centésimas de milímetros o incluso de milésimasde milímetros según la escala a la que esté graduado. También sepresentan en milésimas de pulgada.

El mecanismo se basa en transformar el movimiento lineal de labarra deslizante de contacto en movimiento circular que describe laaguja del reloj, además el reloj comparador tiene que ir incorporado a

una galga de verificación o a un soporte con pie magnético quepermite colocarlo en la zona de la máquina que se desee.

Controles que pueden llevarse a cabo con el mismo: Control de paralelismo de superficies: Si la pieza es pequeña, sedesplaza ésta bajo el comparador, tratándose de varias piezas sedesplaza el comparador.

Control comparativo entre piezas: Se coloca bajo el comparador lapieza patrón de altura h y se pone a cero la esfera del relojcomparador. Después se coloca bajo el comparador la pieza acomprobar.

Control de paralelismo entre guías: Por ejemplo para verificarparalelismo de las guías de cabeza de una limadura, con la superficiede la mesa se monta el comparador en el cabezal y se palpa a lolargo de la mesa, desde ´aµ hasta ´bµ.

Control de perpendicularidad: Por ejemplo, del eje de una taladoracon la superficie de la mesa. Se monta el comparador sobre el eje de

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la maquina y que palpe sobre la mesa girando lentamente el eje, elcomparador debe señalar la misma lectura en ´aµ que en ´bµ.

Control de excentricidad: Por ejemplo, Se está verificando la

excentricidad de un mandril que va montado sobre el cono del ejeprincipal de la maquina. Siendo la excentricidad la distancia entre elcentro geométrico de una pieza y su centro de giro.

Control de coaxialidad: Se verifica la perfecta coaxialidad del ejeprincipal de la maquina y el eje de un muñón o de un agujero.

Lectura en el aparatoEn la esfera del reloj comparador hay dos manecillas, la de menortamaño indica los milímetros, y la mayor las centésimas de milímetro,primero se mira la manecilla pequeña y luego la mayor, Cuando laaguja esté entre dos divisiones se toma la más próxima, redondeandola medida a la resolución del instrumento.

Reloj comparador digitalLa aplicación de la electrónica a los aparatos de medida ha dadolugar a relojes comparadores de funcionamiento electrónico, quepueden presentar la lectura de la medición en un visualizador digital.Un reloj comparador digital tiene una forma similar al analógico, pero

con las ventajas de la tecnología digital, presenta la información enuna pantalla, en lugar de agujas y permite, en muchos casos, suconexión a un ordenador o equipo electrónico. Por lo cual su uso seve altamente simplificado.

Medición de ÁngulosEl ánguloUn ángulo es un conjunto de puntos que consiste de un punto “P” ydos rayos que se extienden desde “P”. El punto “P” es el vértice del

ángulo y los rayos son los lados del ángulo. El rayo “r”, se llama ellado inicial (permanece fijo) y el segundo rayo, rayo “s”, se llamarayo terminal del ángulo. El ángulo comienza en la posición del ladoinicial y gira alrededor del punto final común “P” en un plano hastaque alcanza su posición terminal. Estos ángulos suelen medirse en:Grado sexagesimal, es la amplitud del ángulo resultante de dividir lacircunferencia en 360 partes iguales. Estando definidos de lasiguiente forma:1º = 60' = 3600''

1' = 60'

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Radián (rad), es la unidad de ángulo plano en el SistemaInternacional de Unidades y es la medida del ángulo central de unacircunferencia cuya longitud de arco coincide con la longitud de suradio.

El radián simplifica los cálculos, ya que los ángulos se expresanmediante sencillos múltiplos o divisores de π. También es buenosaber las equivalencias del mismo con respecto a las otras formas deexpresar los ángulos:

1 rad= 57° 17' 44.8''

360º = 2 π rad

Grado Centesimal: es el ángulo central subtendido por un arco cuya

longitud es igual a 1/400 de una circunferencia. Resulta de dividir elángulo recto en cien partes iguales, constituyendo cada parte ungrado centesimal., Es así que Un grado centesimal equivale a nuevedécimos de grado sexagesimal. Equivalencia entre gradossexagesimales y centesimales

0° = 0g

90° = 100g

180° = 200g

270° = 300g

360° = 400g

Para poder medir estos ángulos ha sido necesaria la creación dediversos instrumentos de medición que además de medir ángulos, ya

sean nulos (0°), agudos (menores de 90°, 100g, rad), rectos (igual a

90°,100g, rad), obtusos (Mayor a 90° y menor a 180° o más de 100g

y menos de 200g centesimales, o mayor a rad y menor arad ),llanos (iguales a rad ,180 o 200g ) , completo ( rad ,360°,400g) o cualquier otro, tales como :

Transportador:

Es el instrumento de medición de ángulos en grados más elementalque existe para medir el ángulo que forman dos piezas., este constade un semicírculo dividido en 180° y de una regla que gira sobre elcentro de dicho semicírculo. La cual puede fijarse en una posición

determinada mediante un tornillo “T”, Su exactitud en la medidapuede ser hasta medio grado ½°.

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Transportador de ángulos.

Uso del transportador

La pieza B que se encuentra a la derechade la regla, tiene un ángulo cuyo valor

queremos averiguar. En este caso elvalor se obtiene al realizar la lecturadirecta, es decir 70°.

La pieza A (izquierda), posee un ángulocuyo valor es desconocido. Puedeobservarse que el ángulo de la pieza esobtuso y sin embargo se lee el valor de

un ángulo agudo, en este caso el valor del ángulo A será:

180º - 70° = 110°

Por lo que resumiendo puede decirse que:

Cuando la pieza se coloca a la derecha de la regla, el ángulo que leecoincide con el valor angular del diedro que se está midiendo., y en elcaso de que la pieza se coloque a la izquierda de la regla el ánguloleído será el suplemento del valor angular que se quiere medir.

Mesa o Regla de Senos

Para aumentar la precisión en la medición de ángulos es precisoutilizar una "Ley de Senos”, “Regla” o “Mesa” de senos, que es uninstrumento que utiliza la ley de los senos de la trigonometría paracalcular un ángulo cualquiera con una mayor precisión, exactamentecon con errores menores a 5 minutos. El instrumento consta de una baseque lleva una mesa giratoria constituida por una barra de acero de alta

resistencia al desgaste, cuidadosamente rectificada, de gran robustez, con

agujeros en su cuerpo para hacerla más liviana, sobre la que se coloca lapieza cuyo ángulo se quiere medir. Para utilizar el instrumento esnecesario disponer además de un juego de calibres Johansson y uncomparador mecánico. Para hacer la medición, la mesa se va girando

progresivamente mientras se colocan los calibres en la aberturainferior, de manera de conocer lo mas exactamente posible uno de

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los "catetos" del triángulo rectángulo formado por la base y la mesa.Para comprobar que la cara superior de la pieza cuyo ángulo se estámidiendo, es paralela a la base del instrumento, se hace recorrer poresta cara el palpador de un comparador mecánico. El movimiento dela aguja del dial del comparador indicará si la cara es o no paralela a

la base del instrumento. Una vez logrado el paralelismo, el ángulo dela pieza y el ángulo del instrumento son alternos internos, por lo queson iguales. La longitud “d" de la mesa se encuentra calibrada entrelos centros de sus ejes y grabada sobre en instrumento. Con la alturah de los calibres Johansson, se calcula entonces:

Sen –α h/f, o bien - arcsen h/dα

Con este instrumento, dada la precisión con la que se puede medir laaltura con los calibres Johansson, es posible medir ángulos con unaprecisión de:

A=1/6´= 10”

Barra de los Senos

Con igual propósito pero menor precisión puede utilizarse una barrade longitud calibrada y provista de cilindros inferiores que permitenmantener esa distancia independientemente del ángulo deinclinación del instrumento, al igual que en la regla de los senos. Labarra se coloca directamente sobre la pieza cuya inclinación o ángulose quiere medir. Las alturas de ambos cilindros se miden con algúninstrumento como un pié de rey desde una base plana sobre la quedescansa la pieza .En este caso:

Sen α = h2 – h1/ d

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Trazado de Piezas

El trazado es una operación preliminar que es definida con exactitud

como la “transferencia del plano al trabajo”. El trazado es el procesode marcar o rayar puntos de centros, círculos, arcos o líneas rectasen el metal para indicar las zonas a mecanizar de dicho material.

Esta operación es el paso previo necesario para la ejecución de lamayoría de las operaciones en la construcción de piezas mecánicas ymetalúrgicas, para las cuales sirve de guía o referencia. Todos lostrazos se deben hacer desde una línea base o un borde o una aristamaquinado para asegurar la exactitud del trazo y la posición correctade las dimensiones entre si.

La importancia del trazado reside en el hecho de que de él va adepender la construcción de la pieza, por esto cualquier errorcometido durante el mismo puede invalidar la pieza. El trazado es laprimera operación metrológica, y sirve para:

• Asegurar que la pieza bruta contenga a la pieza acabada.

• Optimizar el uso material disponible.

• Facilitar la orientación y nivelación de la pieza sobre la máquina –

herramienta.• Servir de guía y referencia en operaciones de acabado y desbastede poca precisión.

Preparación de la pieza

1. Seleccionar la pieza a trabajar.

2. Limpiar la pieza a trazar, eliminando residuos de grasas o aceitesque pueda tener y cualquier otro tipo de residuos de material que

puedan afectar el trabajo de trazado.

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3. Cubrir la superficie para el trazado para que las líneas sean visiblesdurante el trabajo de mecanizado de la pieza. Este recubrimientopuede hacerse con:

• Tinte o Azul de Prusia: es el más comercial, de bajo costo y fácil

aplicación (en Spray o con brocha dependiendo de lapresentación).

• Tiza: es de fácil aplicación pero tiene poca adherencia al metal.• Blanco España: para superficies fundidas o forjadas.• Sulfato de cobre, llamado también vitriolo azul.• Calentando el metal hasta que tome un color azul. No todos los

metales son aptos para este procedimiento.

4. Seleccionar los instrumentos adecuados para realizar el trazado.

Instrumentos para el Trazado

• Rayador o Punzón de Trazar

El rayador es una herramienta utilizada para marcar líneas deltrazado en las superficies de metal. Los rayadores se hacen de aceropara herramientas con puntas endurecidas y templadas, a fin depoder marcar líneas delgadas y claras en la pieza. Es importante quela punta este afilada.El trazo debe hacerse a 90˚.

• Punzón de Marcar

Es un instrumento para trazar, hecho de acero para herramientas con

ambas puntas endurecidas y templadas, afiladas a un ángulo de 30 a60˚. Se utiliza para hacer pequeñas indentaciones a lo largo deltrazado marcando centros.

• Punzón para centrar o Granete

Es similar al punzón de marcar, pero la punta es afilada a un ángulode 90˚. Se utiliza para agrandar las marcas del punzón de marcar.

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metrologia

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