METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN, TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA

INGENIERÍA INDUSTRIAL

MATERIA

METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN

TEMA

2.7 TIPOS DE ERRORES

2.8 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DIRECTA

2.9 RUGOSIDAD

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METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN, TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

1. INTRODUCCIÓN

La experiencia humana es muy variada; constantemente vemos, oímos, olemos, probamos y

tocamos objetos y productos, es decir, hay un constante flujo de sensaciones. El trabajo de

la metrología es describir en forma ordenada esta experiencia, un trabajo que la curiosidad

del hombre ha conducido por mucho siglos y que presumiblemente nunca terminará, por

fortuna. El metrólogo ha seleccionado como campo de estudio una porción especial de la

gran variedad de experiencias humanas; de la totalidad ha abstraído ciertos aspectos que le

parecen susceptibles de describir con exactitud. El mundo que está poblado por las

creaciones y trabajos de la imaginación e ingenio del metrólogo es el de las unidades,

sistema de unidades, trazabilidad, patrones, normas, métodos, especificaciones, étc. Nuestra

civilización está basada tan ampliamente en el uso de la maquinaria y la tecnología en

general, que puede parecer absurdo e innecesario extenderse en todas las aplicaciones

prácticas de la metrología. El hecho infortunado, sin embargo, es que la persona promedio

no siempre vincula los avances tecnológicos con la metrología.

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

cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el

mismo método y en el mismo ambiente (repetitividad); si las mediciones las hacen diferentes

personas con distinto instrumentos o métodos o en ambientes diferentes, entonces las

variaciones en las lecturas son mayores (reproducibilidad). Esta variación puede ser

relativamente grande o pequeña, pero siempre existirá.

En sentido estricto, es imposible hacer una medición totalmente exacta, por lo tanto, siempre

se enfrentarán errores a hacer las mediciones. Los errores pueden ser despreciables o

significativos, dependiendo entre otras circunstancias de la aplicación que se le dé a la

medición.

Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la

observación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones

ambientales y de otras causas.

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2. OBJETIVO

Como objetivo de los temas que investigamos, logramos entender que no somos perfectos

en cuanto hacemos mediciones de un objeto. Aun así aunque tengamos la necesidad de

medir con los instrumentos, comprendemos que no siempre nos van a arrojar la misma

medida, así que tenemos que seguir midiendo hasta encontrar el error. Y pudimos conocer

muchos tipos de errores, de los cuales también conocimos lo que es la rugosidad, ya que

una superficie perfecta, por muy perfecta que parezca, presentará irregularidades que se

originan durante el proceso de fabricación. Con respecto a los instrumentos de medición,

pudimos conocer por medio de fotografías como es físicamente cada uno, así como conocer

su uso, las partes que lo contienen y sus debidos cuidados.

3. CONTENIDO

2.7 TIPOS DE ERRORES

2.7.1 Definición

En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o

incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos.

Incertidumbre= valor máximo-valor mínimo

El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero

correspondiente.

Error absoluto= valor leído-valor convencionalmente verdadero

Sea por ejemplo, un remache cuya longitud es 5.4 mm. Y se mide cinco veces sucesivas,

obteniéndose las siguientes lecturas:

5.5; 5.6; 5.5; 5.6; 5.3 mm

La incertidumbre será:

Incertidumbre= 5.6-5.3= 0.3 mm

Los errores absolutos de cada lectura serían:

5.5-5.4= 0.1 mm; 5.6-5.4= 0.2mm; 5.5-0.1 mm

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5.6-5.4= 0.2 mm; 5.3-5.4= -0.1 mm

El signo nos indica si la lectura es mayor (signo +) o menor (signo -) que el valor

convencionalmente verdadero.

El error absoluto tiene las mismas unidades de la lectura.

El error relativo es el error absoluto entre el valor convencionalmente verdadero.

Error relativo= ___________error absoluto__________

Valor convencionalmente verdadero

Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero,

entonces:

Error relativo= valor leído-valor convencionalmente verdadero

Valor convencionalmente verdadero

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

En el ejemplo anterior los errores relativos serán:

0.1/5.4= 0.0185= 1.85% 0.2/5.4 0.037= 3.7%

0.1/5.4= 0.0185= 1.85% 0.2/5.4 0.037= 3.7%

-0.1/5.4=-0.0185=-1.85%

El error relativo proporciona mejor información para cuantificar el error, ya que un error de un

milímetro en la longitud de un rollo de lámina y en el diámetro de un tornillo tienen diferente

significado.

2.7.2. Impacto en la medición

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

algún tipo de error, debido a imperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor,

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errores experimentales, por eso, se ha de realizar la medida de forma que la alteración

producida sea mucho menor que el error experimental que se pueda cometer.

2.7.3. Clasificación

Errores por el instrumento o equipo de medición

Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de la

fabricación (dado que es imposible construir aparatos perfectos). Éstos pueden ser

deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, étc.

El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas o

información técnica de fabricantes de instrumentos, y puede determinarse mediante

calibración. Ésta es la comparación de las lecturas proporcionadas por un instrumento o

equipo de medición contra un patrón de mayor exactitud conocida. (Véase la figura 1.1)

Figura 1.1, medidor de altura con el bloque patrón.

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Debe contarse con un sistema de control que establezca, entre otros aspectos, periodos de

calibración, criterios de aceptación y responsabilidades para la calibración de cualquier

instrumento y equipo de medición.

Errores del operador o por el método de medición

Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de

agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, étc. Para reducir este tipo

de errores es necesario adiestrar al operador:

Otro tipo de errores son debidos al método o procedimiento con que se efectúa la medición,

el principal es la falta de un método definido y documentado.

Los errores mencionados en los siguientes párrafos debe conocerlos y controlarlos el

operador.

Error por el uso de instrumentos no calibrados

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

sospechosos de presentar alguna normalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para

realizar mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso.

Para efectuar mediciones de gran exactitud es necesario corregir las lecturas obtenidas con

un instrumento o equipo de medición, en función del error instrumental determinado

mediante calibración.

Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones

La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por

medir, el instrumento o ambos, por lo tanto es un factor importante que debe considerarse

para elegir adecuadamente el instrumento de medición para cualquier aplicación particular.

Por ejemplo, en vez de utilizar un micrómetro con trinquete o tambor de fricción puede

requerirse uno de baja fuerza de medición (Véase la figura 1.2)

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Figura 1.2, micrómetro de baja fuerza de medición.

Error por instrumento inadecuado

Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo

de medición más adecuado para la aplicación de que se trate. Además de la fuerza de

medición, deben tenerse presente otros factores tales como:

• Cantidad de piezas por medir

• Tipo de medición externa, interna, altura, profundidad, étc.)

• Tamaño de la pieza y exactitud deseada.

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Existe una gran variedad de instrumentos y equipos de medición, como se muestra

esquemáticamente en la figura 1.3 abarcando desde un simple calibrador vernier hasta la

avanzada tecnología de las máquinas de medición por coordenadas de control numérico,

comparadores ópticos, micrómetros láser y rugosímetros, entre otros.

Figura 1.3, tipos de instrumentos y equipos de medición.

Cuando se miden las dimensiones de una pieza de trabajo la exactitud de la medida

depende del instrumento de medición elegido. Por ejemplo, si se ha de medir el diámetro

exterior de un producto de hierro fundido, un calibrador vernier sería suficiente; sin embargo,

si se va a medir un perno patrón, aunque tenga el mismo diámetro del ejemplo anterior, ni

siquiera un micrómetro de exteriores tendría la exactitud suficiente para este tipo de

aplicaciones, por tanto, debe usarse un equipo de mayor exactitud.

Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad

o valor de mínima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a 1 en

el peor de los casos, si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo

tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.

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Cuando la razón antes mencionada no es satisfactoria, se requiere repetir las mediciones

para asegurar la confiabilidad de las mediciones.

La figura 1.4 muestra en forma esquemática la exactitud que pueda obtenerse con diversos

instrumentos de medición en función de la dimensión medida.

Figura 1.4, se muestra como por medio de los instrumentos de medición se puede obtener

la exactitud.

1. Calibradores de vernier, medidor de alturas

2. Calibradores, medidores de altura, indicadores de carátula

3. Micrómetros de interiores y exteriores

4. Micrómetros de exteriores con escala de vernier, medidor de agujeros, indicador de

carátula

5. Calibrador de indicadores

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Error por puntos de apoyo

Especialmente en los instrumentos de gran longitud, la manera como se apoya el

instrumento provoca errores de lectura. En estos casos deben utilizarse puntos de apoyo

especiales, como los puntos Airy o los puntos Bessel (véase la figura 1.5).

Figura 1.5. Puntos de apoyo Alry y puntos de Bessel.

Para ciertas piezas resulta muchas veces conveniente indicar la localización de puntos o

líneas, así como el tamaño de áreas sobre los que se deben apoyar, tal como lo ilustra la

figura 1.6.

Figura 1.6. En esta imagen se puede ilustrar la localización de puntos.

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