metrologia mecatronica participante-u1

UNIDAD 1

CONCEPTOS BÁSICOS DE

METROLOGÍA DIMENSIONAL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA

Conceptos Básicos de Metrología Dimensional

CURSO DE METROLOGIA

U1 - 2

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

DE LA METROLOGIA DIMENSIONAL

METROLOGÍA

Es la ciencia que trata ____________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________.

Metrología:

Metrón = Medida

Logos = Tratado

La Metrología está relacionada con todas las actividades de la humanidad, ayuda a

todas las ciencias existentes para facilitar su entendimiento, aplicación, evaluación y

desarrollo, habiendo estado ligada al hombre desde su aparición en la tierra.

Abarca varios campos tales como: ________________________________________________

______________________________________________________________________________, etc.

Ésta última se enfoca directamente a cuerpos físicos donde se determina su

acabado y su forma.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 3

METROLOGÍA DIMENSIONAL

Se encarga del estudio de las técnicas de medición que determinan correctamente

las magnitudes lineales y angulares, debido a que las mediciones dimensionales se

refieren también a la evaluación de características tales como redondez,

paralelismo, concentricidad, etc.

La Metrología Dimensional se encarga del estudio de las técnicas de medición que

determinan correctamente las magnitudes siguientes:

_______________________

Longitudes _______________________

_______________________

Ángulos _______________________

Superficies _______________________

________________________________

________________________________

______________________ ________________________________

______________________ ________________________________

________________________________

Forma ______________________ ________________________________

______________________ ________________________________

______________________ ________________________________

______________________

________________________________

________________________________

______________________ ________________________________

________________________________



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 4

Este campo de la metrología se aplica en la medición de longitudes (exteriores,

interiores, profundidades, escalonamientos) medición de ángulos, medición de

superficies (rugosidad) y formas.

MEDICIÓN

Es un conjunto de operaciones experimentales que tienen por objeto determinar el

valor de una magnitud. Ésta deberá sustentarse en un fundamento científico, la cual

contiene los siguientes pasos:

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

Repetibilidad de mediciones.

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

Reproducibilidad de mediciones.

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

o _______________________________________________________________________

______________________________________________________________________.

La medición se puede dividir en medición directa; es cuando el valor de la medida

se obtiene directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos y por

medición. Indirecta; que es cuando para obtener el valor de la medida se necesita

comparar con alguna referencia.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 5

CLASIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS Y APARATOS DE

MEDICIÓN EN METROLOGÍA DIMENSIONAL

LINEAL

MEDIDA DIRECTA

Con trazos o divisiones

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

Con tornillo micrométrico

_____________________________________________________

_____________________________________________________

Con dimensión fija

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

MEDIDA INDIRECTA

Comparativa

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________

Trigonométrica

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________

Relativas

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________

o _____________________________________________________



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 6

ANGULAR

MEDIDA DIRECTA

Con trazos o divisiones

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

Con dimensión fija

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

MEDIDA INDIRECTA

Trigonométrica

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

ESCALA

Es un ____________________________________________________________________________,

correspondientes a valores determinados de una magnitud a medir con una cifra

asociada, formando parte de un dispositivo indicador.

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

Es un _____________________________________________________________________ que

constituyen una trayectoria de la señal medida que se inicia con un sensor (entrada)

y termina con un indicador (salida), dará el resultado de la medición a través de una

escala u otro indicador numérico.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 7

SENSIBILIDAD DE UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

Es _______________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________.

CALIBRACIÓN

Es _______________________________________________________________________________

_________________________________________________ de un instrumento de medición.

PROCESO DE MEDICIÓN

Es _______________________________________________________________________________,

comprende principios, métodos, procedimientos, patrones de medición y cálculos.

MÉTODO DE MEDICIÓN

Es ________________________________________________________________________________

_______________________________________________de acuerdo al principio establecido.

INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN

Estimación que caracteriza el intervalo de valores dentro de los cuales se encuentra

el valor verdadero de la magnitud medida.

RESULTADO DE UNA MEDICIÓN

Es el valor de una magnitud medida obtenido por medición, la indicación es el valor

proporcionado por el instrumento de medición.

EXACTITUD DE MEDICIÓN

Es la _____________________________________________________________________________

___________________________________________________________de la magnitud medida.

ERRORES EN LA MEDICIÓN

Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales,

aún cuando los efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo

instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 8

INCERTIDUMBRE

Es ________________________________________________________________________________,

la incertidumbre o inexactitud es la diferencia entre los valores máximo y mínimo.

Incertidumbre = Valor máximo – Valor mínimo

ERROR ABSOLUTO

Es la diferencia entre el valor leído y la dimensión real correspondiente

Error absoluto = Valor leído – Dimensión real

EJEMPLO:

Un tornillo tiene una longitud real de 38.1 mm (1 ½ ”) y se mide 6 veces sucesivas

obteniéndose las siguientes lecturas:

1) 38.2

2) 38.6

3) 38.1

4) 38.0

5) 38.5

6) 38.3

La incertidumbre será:

Incertidumbre = valor máximo – valor mínimo

Incertidumbre = ____________________ - ____________________

Incertidumbre = ____________________ mm

Los errores en cada graduación serán:

1) __________________ - __________________ = ______________ mm

2) __________________ - __________________ = ______________ mm

3) __________________ - __________________ = ______________ mm

4) __________________ - __________________ = ______________ mm

5) __________________ - __________________ = ______________ mm

6) __________________ - __________________ = ______________ mm



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 9

ERROR RELATIVO

Es el error absoluto entre la dimensión real :

realDimensión

absolutoErrorrelativoError

realDimensión

realDimensiónleídoValorrealtivoError

Con frecuencia el error relativo se expresa en porcentaje, multiplicándolo por 100.

1) 0.1 / 38.1 x 100 = ________________ %

2) 0.5 / 38.1 x 100 = ________________ %

3) 0 / 38.1 x 100 = ________________ %

4) –0.1 / 38.1 x 100 = ________________ %

5) 0.4 / 38.1 x 100 = ________________ %

6) 0.2 / 38.1 x 100 = ________________ %

ERRORES EN EL PROCESO DE MEDICIÓN

Frecuentemente se clasifica a los errores de un proceso de medición en dos tipos:

ERRORES SISTEMÁTICOS (regulares o constantes) obedecen a la presencia de una

causa permanente y adquieren siempre igual valor cuando se opera en igualdad de

circunstancias, pueden por lo tanto atenuarse o evitarse

ERRORES IRREGULARES (accidentales o fortuitos) son aquellos que se originan por

causas verdaderamente accidentales y se presentan indistintamente con diversas

magnitudes y sentidos.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 10

PRINCIPALES CAUSAS DE LOS ERRORES EN MEDICIÓN.

A continuación se muestra un cuadro en el que se resumen las distintas causas de

error que se cometen en un proceso de medición.

OPERADOR MEDIO

AMBIENTE

APARATO MEDIO

AMBIENTE

_______________

_______________

_______________

_______________

_______________

_______________

___________

___________

___________

___________

___________

___________

___________

___________

___________

___________

___________

___________

__________

___________

___________

___________

_______________

________________

_____________________

( signo desconocido)

________________________

( valor y signo conocido)



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 11

ERRORES POR EL OPERADOR O POR EL MÉTODO DE MEDICIÓN

Muchas de las causas del error aleatorio, son debidas al operador, por ejemplo: falta

de agudeza visual, falta de cuidado, cansancio, estado emocional, etc., para

reducir este tipo de errores, es necesario el adiestramiento del operador. Otro tipo de

errores son debidos al método o procedimiento con que se efectúa la medición.

ERROR DE PARALAJE

Este error se da ________________________________________________________________,

con respecto a la lectura del instrumento de medición que tiene planos diferentes.

ERROR DE POSICIÓN

Este error _________________________________________________________________________

con respecto a las caras de medición de los instrumentos de medición.

ERRORES POR MÉTODO DE SUJECIÓN DEL INSTRUMENTO

El método de sujeción del instrumento puede ser causa de error, por ejemplo un

indicador de carátula está sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer

la medición la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo.

ERROR POR LA FUERZA EJERCIDA AL EFECTUAR

MEDICIONES

La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la

pieza a medir, en el instrumento o en ambos por lo tanto es un factor importante a

considerar con la que se opera el instrumento de medición.

ERROR POR INSTRUMENTO MAL ELEGIDO

Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cual es el instrumento o

equipo de medición más adecuado para esa aplicación en particular, deben

tenerse presentes otros factores tales como:

____________________________________________________________________________.

____________________________________________________________________________.

____________________________________________________________________________.

____________________________________________________________________________.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 12

ERROR POR USAR INSTRUMENTOS NO CALIBRADOS

Instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración está vencida así como

instrumentos en que se sospeche alguna anormalidad en su funcionamiento no

deben ser utilizados para realizar mediciones hasta que éstos sean calibrados y

autorizados para su uso.

ERROR POR CONDICIONES AMBIENTALES

Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se

hace la medición, teniendo entre las principales, la temperatura, humedad,

iluminación, polvo, ruido y vibraciones o interferencias electromagnéticas extrañas.

PATRONES DE MEDICIÓN

Son ______________________________________________________________________________,

están fabricados en aceros especiales templados y en carburo de tungsteno, deben

contener durezas Rockwell C = 60 a 64 para tener buena resistencia al desgaste.

PATRONES DE EXTREMOS ESFÉRICOS

Tienen la forma de un cilindro de 20 mm como mínimo, hasta 2 m como máximo,

con diámetro de 12 mm rematado en los 2 extremos por 2 casquetes esféricos.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 13

PATRONES CILÍNDRICOS

La parte cilíndrica (o específica) la cota nominal del patrón (sirve para verificar

diámetros interiores).

ANILLO PATRÓN O ANILLO NORMAL

La cota nominal está materializada por el diámetro interior y sirve para medir

diámetros exteriores.

PATRONES DE EXTREMOS PLANOS O GALGAS (BLOQUE

PATRÓN)

Están construidos por pequeños bloques fabricados en cerámica o en acero

templado y estabilizado, rectificados en todas sus caras, solo dos caras llamadas

caras de referencia están lapeadas, planas y paralelas, estas dos caras están

distantes de la cota nominal grabada sobre el patrón.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 14

SISTEMA DE UNIDADES DE MEDIDA

Un sistema de unidades de medida es _____________________________________________

___________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________.

El primer sistema de unidades de medida que se estableció fue el sistema métrico en

Francia a fines del siglo XVIII.

El Comité Consultivo de Unidades integrado por el Comité Internacional de la

Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), creó un sistema único

internacional para lo cual analiza los tipos de sistemas de unidades conocidos, como

LT (longitud y tiempo), LFT (longitud, fuerza y tiempo) y LMT (longitud, masa y tiempo).

Aceptándose éste último cuyas unidades fundamentales son: _____________________,

__________________________________________________ conocido como el sistema (mks).

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

En 1960 la XI CGPM aceptó el “mks” con ligeras modificaciones, para englobar todo

el campo de los fenómenos físicos en un solo sistema de unidades de medida, el

sistema más racional es el sistema basado en seis unidades: ________________________

__________________________________________________________________________________.

Las dimensiones y símbolos para las unidades de este sistema son: metro (m),

kilogramo (kg), segundo (s), Kelvin (K), amperio (A) y candela (c) respectivamente.

En el campo de los fenómenos químicos se aceptó como unidad la cantidad de

materia cuya dimensión y símbolo es el mol (mol).

El sistema así formado fue denominado por la XI Conferencia General de Pesas y

Medidas celebrada en París, Francia en 1960 como Sistema Internacional de

Unidades con la abreviación internacional SI. Fue adoptado en México en 1963 .

El SI está integrado por 7 unidades base o fundamentales dos unidades

suplementarias y define 19 unidades derivadas las cuales son 10 combinaciones de

las unidades fundamentales.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 15

UNIDADES DE BASE O FUNDAMENTALES

Estas unidades están definidas físicamente. En la actualidad el Sistema Internacional

de Unidades está integrado por siete unidades base que son las siguientes:

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente Eléctrica ampere A

Temperatura Termodinámica kelvin K

Cantidad de Sustancia mol mol

Intensidad Luminosa candela cd

METRO (m)

Es ________________________________________________________________________________

durante un lapso de 1/299 792 458 de segundo (17ª CGPM de 1983).

KILOGRAMO (kg)

Es ________________________________________________________________________________

(1ª y 3ª CGPM 1889 y 1901).

SEGUNDO (s)

Es la duración de 9 192 631 770 períodos de ________________________________________

___________________________________________________________________________________

_____________________________________________________(13ª CGPM 1967, resolución 1).



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 16

AMPERE (A)

Es la _____________________________________________________________________________,

__________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________ , producirá

entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 Newton por metro de longitud (9ª

CGPM 1948, resolución 2).

KELVIN (K)

Es la fracción 1/273.16 _____________________________________________________________

__________________________________________________ (13ª CGPM 1967, resolución 4).

MOL (mol)

Es la cantidad de sustancia que contiene __________________________________________

____________________________________________________ (14ª CGPM 1971, resolución 3).

CANDELA (cd)

Es la intensidad luminosa __________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

de frecuencia 540 x 1012 Hertz y cuya intensidad energética en esa dirección es

1/683 Watt por Esterradián (16ª CGPM 1979, resolución 3).

UNIDADES SUPLEMENTARIAS

Son unidades que se definen geométricamente y no se ha tomado una decisión si

pertenecen a las unidades de base o a las derivadas.

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

ángulo plano radián rad

ángulo sólido esterradián sr



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 17

RADIÁN (rad)

Es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un círculo y que interceptan

sobre la circunferencia de este círculo un arco de longitud igual a la del radio

(recomendación ISO-R 31/1).

ESTERRADIÁN (sr)

Es el ángulo sólido que teniendo su vértice en el centro de una esfera, corta la

superficie de esta esfera con un área igual a la de un cuadrado que tiene por lado

el radio de la esfera (recomendación ISO-R 31/1).

UNIDADES DERIVADAS

Se forman combinando las Unidades Fundamentales o bien, combinando las

Unidades Fundamentales y las Suplementarias, según expresiones algebraicas que

relacionan las magnitudes correspondientes de acuerdo a las leyes simples de la

física.



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 18

MAGNITUD U. DERIVADA SIMBOLO UNIDAD BASE DEFINICION

Superficie m2 m2 m.m m2

Volumen m3 m3 m.m.m m3

Velocidad m/s m/s m.s-1 m/s

Aceleración m/s m/s2 m.s-2 m/s2

Densidad kg/m3 kg/m3 kg.m-3 kg/m3

Momento Inercia Kg.m2 Kg.m2 Kg.m2 Kg.m2

Momento Fuerza m.N m.N m.N m.N

Frecuencia hertz hz s-1 s-1

Fuerza newton N m.kg.s-2 N

Presión pascal Pa m-1.kg.s-2 N/m2

Trabajo o Energía joule J m2.kg.s-2 N.m

Potencia watt W m2.kg.s-3 J/s

Carga Eléctrica coulomb C s.A C

Dif. de potencial volt V m2.kg.s-3.A-1 W/A

Capacidad

Eléctrica

farad F m-2.kg-1.s4.A2 C/V

Resist. Eléctrica ohm Ώ m2.kg.s-3.A-2 V/A

Conductancia

Eléctrica

siemens S m-2.kg-1.s3.A2 A/V

Flujo Magnético weber Wo m2.kg.s-2.A-1 V.s

Inducción

Magnética

tesla T kg.s-2.A-1 Wb/m2

Inductancia henry H m2.kg.s-2.A-2 Wb/A

Flujo luminoso lumen lm cd.sr 1m/m2

Luminosidad lux lx m-2.cd.sr

Actividad

Nuclear

becquerel Bq s-1

Dosis Absorbida gray Gy m2.s-2 J/kg

Temperatura

Celsius

grado

celsius

°C K



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 19

PREFIJOS PARA MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DECIMALES.

Cuando un sistema de unidades tiene unidades demasiado grandes o demasiado

pequeñas desde un punto de vista práctico, entonces, se utilizan los múltiplos y

submúltiplos decimales que son factores numéricos para pasar de una unidad a otra

exclusivamente en potencias enteras de 10.

MÚLTIPLOS

NOMBRE SÍMBOLO MAGNITUD

Deca D 101

Hecto H 102

Kilo K 103

Mega M 106

Giga G 109

Tera T 1012

Peta P 1015

Exa E 1018

Zeta Z 1021

Yotta Y 1024

SUBMÚLTIPLOS

NOMBRE SÍMBOLO MAGNITUD

deci d 10-1

centi c 10-2

mil m 10-3

micro 10-6

nano n 10-9

pico p 10-12

femto f 10-15

atto a 10-18

zepto z 10-21

yocto y 10-24



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 20

SISTEMA DE UNIDADES INGLES O ANGLOSAJÓN

Es el sistema de unidades utilizado en la Gran Bretaña, en los Estados Unidos y

Canadá , las relaciones más importantes entre el Sistema Internacional de unidades

y el Sistema Anglosajón son:

DIMENSIÓN UNIDAD

ANGLOSAJONA CONVERSIÓN

Longitud

Inch

Foot

Yard

1 inch = 25.4 mm

1 ft = 0.3048 m

1 Yd = 0.91440 m

Superficie

Square Inch

Square Foot

1 sq in = 6.4516 cm2

1 sq ft = 0.09290 m2

Volumen Cubic Foot 1 cu ft = 28.317 dm3

Masa

Ounce

Pound (Mass)

Short ton

Long ton

1 ounce = 28.35 gr

1 lb = 0.45359 Kg

1 Sh ton = 907.18 Kg

1 lg ton = 1016.05 Kg

Fuerza Pound (Force) 1 Lb = 4.4482 N

Presión Pound/Square Inch 1 lb/sq in = 0 .068948 bar

Energía British Thermal Unit 1 BTU = 1.05506 KJ

Potencia Horse-Power 1 hp = 0.74567 KW

Otros factores de conversión son:

UNIDAD CONVERSION

1 milla 1609. 344 m

1 yarda 3 pies

1 pie 12 pulgadas

1 libra 16 onzas

1 furlong 1/8 de milla

1 furlong 40 varas (o varillas)

1 vara 5. 5 yardas



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 21

EJERCICIOS:

Conversiones lineales entre los sistemas de unidades:

a) 5.787 in a mm

b) Estándar a mm

1/32” = ________________________ mm

1/16” = ________________________ mm

3/32” = ________________________ mm

1/8” = ________________________ mm

5/32” = ________________________ mm

3/16” = ________________________ mm

7/32” = ________________________ mm

¼” = ________________________ mm

9/32” = ________________________ mm

5/16” = ________________________ mm

11/32” = ________________________ mm

3/8” = ________________________ mm

13/32” = ________________________ mm

7/16” = ________________________ mm

15/32” = ________________________ mm

½” = ________________________ mm

5/8” = ________________________ mm

¾” = ________________________ mm

7/8” = ________________________ mm

1” = ________________________ mm

c) Expresar las siguientes cantidades en pulgadas:

6 pies = _______________________ in

3.7 yardas = _______________________ in

2.2 varas = _______________________ in

d) Convertir a yardas y a metros:

1 milla a metros



CURSO DE METROLOGIA

U1 - 22

1 milla

e) Convertir a mm 0.721 pulgadas

f) El espesor comercial de recubrimiento de cadmio es de 7 micras, convertir a

milésimas de pulgada.

= 0.27755 milésimas in

g) Convertir 125 milésimas de pulgadas a micras.

= 3175 micras

h) Convertir 1650 micropulgadas a micras

= 41.91 micras

i) Convertir 250 micras a micropulgadas

= 9842.5196 micro pulg.

j) Convertir 2775 micro pulgadas a milímetros

= 0.070485 mm

7 micras 1x10-6 m 1 in 1000 milésimas in

1 micra 0.0254 m 1 in

125 milésimas in 0.001 in 0.0254 m 1x106

1 milésima in 1 in 1 m

1650 in 1x10-6 in 0.0254 m 1x106

1 in 1 in 1 m

250 in 1x10-6 1 in 1x106 m in

1 m 0.0254 m 1 in

2775 in 1x10-6 m in 25.4 mm

1 in 1 in

8 furlong

metrologia mecatronica participante-u1

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