Manual Curso Metrología.doc

Curso: “Metrología”

CENTRO DE FORMACIÓN TÉCNICA UDA

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CURSO

“METROLOGÍA”


UNIDAD I

Fundamentos de metrología

Objetivos de la unidad

Al finalizar esta unidad el alumno:

Explicará los conceptos básicos y los fundamentos de la metrología.

Desarrollo

Para aumentar el rendimiento en cantidad y calidad en los trabajos que se realizan en las faenas industriales de las empresas mineras, en el ámbito del mantenimiento, se hace necesario que los trabajadores tengan un conocimiento acabado de lo que es la medición con instrumentos de precisión como: pie de metro, micrómetro , reloj comparador, profundímetro y otros.

Este curso se propone crear las condiciones necesarias para que los alumnos puedan utilizar correctamente dichos instrumentos, midiendo con rapidez, seguridad y eficiencia.

La metrología, se define como la ciencia de la medición que incluye todos los aspectos teóricos y prácticos relacionados; con los sistemas de unidades, con las mediciones cualquiera que sea su incertidumbre y en cualquier campo de la ciencia y tecnología que ocurra.

La metrología dimensional se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares.

Conceptos básicosº

Medición: Es el conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de una magnitud. La medición puede ser directa, cuando el valor de la medida se obtiene directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos o indirecta cuando para obtener el valor de la medida se requiere compararla con alguna referencia, o efectuar un cálculo para determinarla.

Medir es comparar una magnitud con otra, tomada de manera arbitraria como referencia, denominada patrón y expresar cuántas veces la contiene.

Medida es la evaluación de una magnitud hecha según su relación con otra de la misma especie adoptada como unidad.

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Tomar la medida de una magnitud es compararla con la unidad de su misma especie para determinar cuántas veces ésta se haya contenida en aquélla.

Exactitud de las medidas obtenidas: las medidas obtenidas nunca son exactas, es decir, no se obtienen los valores reales, ya que la medida obtenida dependerá de la apreciación del instrumento o herramienta empleada (menor división del instrumento: m, dm, cm, mm, m, etc.), de su precisión (desgaste, divisiones inexactas o irregulares), de las condiciones ambientales (influencia de la temperatura, etc.) y de la habilidad del operador que la efectúa (error de paralaje).

La menor división del instrumento empleado dará el grado de apreciación de la medición efectuada cuando se mide directamente. Por ejemplo, con una cinta graduada con divisiones de 1 milímetro se obtendrán lecturas directas milimétricas.

La precisión de la medida obtenida dependerá tanto de la calidad del instrumento, de la menor división del mismo, como de la habilidad del operador. Este último podrá apreciar a “ojo” si el tamaño de la menor división lo permitiera, cual es la medida más aproximada a la real. Por ejemplo, en el caso de que la menor división fuera el milímetro, podrá apreciar con las décimas de milímetros (Fig.1.1).

Error de medición ( e ) : cuando se mide se introducen errores en la medición, siendo este error (e) igual a la diferencia entre el verdadero valor (m) y la medida realizada (mi) :

e = m – mi Existen dos tipos de errores, errores sistemáticos y errores accidentales. Los errores sistemáticos son causados por defecto del instrumento, del método empleado o por fallas del observador. Son difíciles de detectar, y por más mediciones que se hagan siempre estarán todas ellas afectadas del mismo error. Son difíciles de eliminar. Los errores accidentales son producidos por causas fortuitas y accidentales. Varían al azar, pudiendo producirse en un sentido o en otro (en más o en menos) y no tienen siempre el mismo valor absoluto. Son muy frecuentes y se presentan por ejemplo debido a la coincidencia entre índice y escala, a descuidos por parte del observador, etc.

Instrumento de Medición: Dispositivo destinado a ser utilizado para hacer mediciones sólo o en conjunto con dispositivos complementarios.

Las características que se deben conocer de un instrumento de medición para utilizarlo correctamente son:

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a) Sistema en que está graduado. Para ello se cuentan sus divisiones.

Si en la décima división se encuentra un número, se trata del sistema métrico decimal por lo que cada división mide 1 mm.

Figura 1.2 Regla graduada en sistema métrico.

En caso contrario se trata del sistema inglés.

Figura 1.3 Regla graduada en el sistema inglés

b) Rango: Es el campo de medida que posee un instrumento, y que está comprendido entre el valor mínimo y el valor máximo que puede medir.

Figura 1.4 Rango de una regla graduada y de un micrómetro

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c) Grado de precisión o lectura: Es el valor de la subdivisión mínima, exacta, que se puede leer en el instrumento

Figura 1.5 grado de precisión de una regla graduada.

Autoevaluación.

Defina o explique los conceptos siguientes:

Metrología:

Tipos de errores:

Grado de precisión:

Rango de un instrumento:

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Medición:

¿Cómo se diferencia un instrumento en el sistema que esta graduado?( Inglés o métrico ).

UNIDAD II

Sistemas de unidades


Al finalizar esta unidad el alumno será capaz de:

Explicar las características de los sistemas de unidades. Diferenciar y aplicar los sistemas inglés y métrico decimal. Resolver problemas de conversiones entre los sistemas métrico e inglés.

Desarrollo

Un sistema de unidades es un conjunto de unidades relacionadas entre sí de una manera fija y determinada.

Los sistemas de unidades más utilizados en las faenas industriales en nuestro país son el sistema inglés, el sistema métrico decimal y el sistema internacional.

En el sistema inglés, la unidad de longitud empleada en los talleres es la pulgada, que tiene submúltiplos fraccionarios y decimales.

a) Regla graduada con submúltiplos fraccionarios de pulgadas.( 1/8” en la superior y 1/16” cada división de la graduación inferior).

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Figura 2.1 Regla graduada en fracción común de pulgada

b) Regla graduada con submúltiplos decimales de pulgada.(0,025” cada graduación de la regla.)

Figura 2.2 Regla de un pie de metro graduada en fracción decimal de pulgada.

Sistema métrico, tiene como base el metro. Es decimal porque cada una de las unidades del sistema está contenida en la inmediatamente superior y contiene a la inmediatamente inferior diez veces. Por ejemplo, un centímetro está contenido 10 veces en el decímetro y contiene 10 milímetros.

Figura 2.3 Regla graduada en el sistema métrico.

El sistema internacional de unidades tiene como objetivo:

Contar con un sistema único y práctico de unidades de peso y medidas comprensibles internacionalmente.

Evitar las continuas conversiones de un sistema de unidades a otro.

Evitar equivocaciones.

Evitar el uso de factores complicados distintos de la unidad.

Se compone principalmente de unidades básicas, derivadas y complementarias. Las unidades básicas son:

Tabla I: Unidades básicas del Sistema Internacional

MAGNITUD NOMBRE SIMBOLOLongituLongitudd Metro m

Masa Kilogramo Kg.

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Tiempo Segundo s

Temperatura Kelvin K

Cantidad de Sustancia Mol Mol

Corriente Eléctrica Amperio A

Intensidad Luminosa Candela cd

Conversión de unidades de longitud.

Convertir pulgadas a milímetros.

Para convertir pulgadas a mm, se multiplican las pulgadas por 25,4.

Ejemplos:

1. Convertir 4,25” a mm.

Se multiplica 4,250” por 25,4 siendo su resultado: 107,95 mm.

2. Convertir ¾” a mm

Aplicando la regla, se tiene: ¾ x 25,4 = 76,2/4 = 19,05 mm.

3. Convertir 3 5/8” a mm

Aplicando la regla, se tiene: 3” = 3 x 25,4 = 76,2 mm más 5/8 x 25,4 = 127/8 =15,875 mm, cuyo resultado final al sumar los valores parciales, se tiene:76,2 +15,875=92,075 mm.

Convertir milímetros a pulgadas

Para convertir milímetros a pulgadas, se dividen los mm. por 25,4

Ejemplos:

1 Convertir 177,8 mm a pulgadas

Aplicando la regla, se tiene : 177,8 : 25,4 = 7 “

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Al dividir 6,35 por 25,4, se tiene = 0,250” ó ¼”


Al dividir 41,278:25,4=1,625”

Convertir de decimal de pulgada a fracción de pulgada

Ejemplos:

1 Convertir 0,250 “ a fracción de pulgada

Aplicando la regla, se tiene: (0,250” *128)/128 = ¼”

2 Convertir 1,750” a fracción de pulgada

Aplicando la regla, se tiene: (1,750” *128)/128 = 1 ¾”


Aplicando la regla, se tiene: (2,953” *128)/128 = 2 61/64”


Aplicando la regla, se tiene: (12,812” *128)/128 = 12 13/16”

Convertir de milímetro a fracción de pulgada

1 Convertir 28,620 mm a fracción de pulgada

Aplicando la regla, se tiene: 28,620mm/25,4 = (1,126”*128) /128 = 1 1/8”

2 Convertir 38,150 mm a fracción de pulgada

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Para convertir de decimal de pulg. a fracción de pulg. se multiplica por 128 al decimal y se divide el resultado por 128.

Para convertir de mm. a fracción de pulg. Se debe llevar a milésima de pulg. (dividir por 25.4 ) y luego multiplicar por 128 y el resultado simplicarlo por 128.


Aplicando la regla, se tiene: (38,150mm /25,4) = (1,502*128)/128= 1,1/2”

3 Convertir 19 ,060mm “a fracción de pulgada

Aplicando la regla, se tiene: (19,060mm/25,4) = (0,750*128)/128 = ¾”Aplicando las reglas de conversión, desarrolle los siguientes ejercicios.

a) Convertir: a

Pulgadas Milímetros

0,378” 0,378 x 25,4 =9,601

3 ¼” 3.25 x 25.4 =82,55

19/32” 15.08

31/64”12.30

45/128” 8.92

b) Convertir: a

Milímetros Decimal y fracción de Pulgadas

13,5 mm 13,5:25,4 =0,531” ; (0,531”*128)/128 = 17/32”

92mm 3 79/128

19,05 mm3/4

6,35 mm1/4

30,065 mm1 23/128

Explique los conceptos que siguen:

a) Sistema de unidades:

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b) Sistema inglés:

UNIDAD III

Instrumentos de Medición Lineal


Al término de la unidad, el alumno podrá:

Medir con reglas graduadas y feelers en los sistemas inglés y métrico. Medir con flexómetros en los sistemas inglés y métrico Comprender el principio de funcionamiento de un pie de metro. Calcular el grado de precisión. Realizar mediciones con el pie de metro en los sistemas inglés y métrico. Mantener el pie de metro en buenas condiciones. Identificará las partes de un micrómetro Usará correctamente el micrómetro Aplicará normas para la mantención y cuidado del los micrómetros. Explicar el principio de funcionamiento de un comparador de carátula Realizar mediciones con el comparador. Utilizar correctamente el indicador.

Flexómetro y Cintas

Generalmente, el primer contacto con un instrumento de medición de longitud es con una cinta, un flexómetro, una regla o un feelers dependiendo de la longitud que se desea medir.

Las cintas de medición, normalmente se utilizan para longitudes de hasta 50 m ; los flexómetros para longitudes de hasta 5 m, las reglas para longitudes menores y los feelers para distancias relativamente pequeñas..

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Figura 3.1 Flexómetro

Reglas

El instrumento de medición más común en un taller es la regla de acero. Se emplea cuando hay que tomar medidas rápidas y cuando no es necesario un alto grado de exactitud. Las reglas de acero métricas están graduadas en mm o medios mm. La exactitud de la medida que se toma depende de las condiciones y del uso correcto de la regla.

Figura 3.2 Regla de acero graduada en milímetros.

Lectura de reglas de acero graduadas en milímetros.

1. Se anota el número de divisiones principales que se ven, cada división principal graduada y cifrada es de 10 mm.

2. Si la regla tiene graduaciones en milímetros enteros, se suma el número de líneas que aparecen después de la línea principal.

3. Si la regla esta graduada en medios milímetros, la graduación más pequeña indica medio milímetro más que la lectura en mm que ya se tiene.

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Figura 3.3 Medición de la pieza 23 mm

Lectura de reglas graduadas en fracciones comunes de pulgadas.

Para leer en esta escala de la regla graduada, se debe conocer el valor de cada división, pues el valor de ellas varía de acuerdo al número de partes en que se encuentra dividida la pulgada.Comúnmente, en las reglas graduadas una pulgada puede estar:

Dividida en 8 partes, por lo que cada división vale 1/8” Dividida en 16 partes, cada división vale 1/16” Dividida en 32 partes iguales, cada división vale 1/32” Dividida en 64 partes iguales, cada división vale 1/64”

Figura 3.4 Regla graduada en fracciones comunes de pulgada

Los submúltiplos de la escala de fracción común de una pulgada, se obtienen a partir delGráfico de una pulgada: Se parte de un trazo de 1 pulgada.

0 1”

Figura 3.5 Trazo de 1”

Los puntos medios se calculan a partir de la semisuma de los puntos extremos:

(0+1)/2= ½”

0 ½ 1

Figura 3.6 Trazo ½”

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De igual forma(0+½) = ¼”

0 ¼ ½ ¾” 1

Figura 3.7 Trazos de ¼”

(0+1/4”)/ 2 = 1/8”

0 1/8 ¼ 3/8 ½ 5/8 ¾ 7/8 1

Figura 3.8 Trazos de 1/8”

(0+1/8)/2 = 1/16”

0 1/8 ¼ 3/8 ½ 5/8 ¾ 7/8 1

Figura 3.9 Trazos de 1/16”

1/16 3/16 5/16 7/16 9/16 11/16 13/16 15/16

Ejercicios de aplicación:

Figura 3.10 Medición con regla graduada en pulgadas

La lectura de la figura es 1 1/8”.

Medidores de espesores, consisten en láminas delgadas que tienen marcado su espesor y que son utilizadas para medir pequeñas aberturas o ranuras. El método consiste en introducir una laina dentro de la abertura, si entra fácilmente se prueba con la mayor

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disponible, si no entra vuelve a usarse la anterior. Generalmente se utilizan para efectuar ajustes pequeños entre huelgos de dos componentes mecánicos. Ejemplo: Ajustes de válvulas, determinación de juegos radiales internos de rodamientos. Se fabrican en juegos de 20 láminas desde 0,05 a 1 mm con paso de 0,05 mm, y sus equivalentes en el sistema inglés.

Figura 3.11 Calibradores de galgas o feelers.

Aplicaciones del feelers. Comprobación del juego existente entre los engranajes y las paredes del cuerpo de una bomba de engranajes. El huelgo no debe superar los 0,2 mm.

Figura 3.12 Bomba de engranajes

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Autoevaluación.

Figura 3.13 Regla graduada.

1 Haga un trazo vertical en la regla de la figura, indicando las siguientes lecturas:

a) 28 mm

b) 3 ¼”

c) 1 3/8”

d) 120mm

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Pie de Metro

El pie de metro fue diseñado para satisfacer la necesidad de disponer de un instrumento de medición directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en una sola operación.. Puede medir longitudes, diámetros exteriores e interiores, profundidades, separaciones, con aproximación de 0,001” y de 0,02mm.

Fundamentalmente es una regla graduada, a la que se ha agregado una reglilla, (llamada nonio) también graduada, la que se encuentra grabada en la corredera del instrumento y que permite leer fracciones de las divisiones de la regla fija. La figura 3.14 muestra las partes principales de un pie de metro.

Figura 3.14 Partes de un pie de metroLa escala principal puede estar graduada en:

a) Fracción común de pulgada, (figura 3.15):

Figura 3.15: Graduación de la regla de un pie de metro en fracción común de pulgada.

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b) Fracción decimal de pulgada (Figura 3.16)

Figura 3.16: Escala decimal de pulgada

c) En milímetros.

Figura 3.17 Escala en milímetros.

El grado de precisión o lectura se calcula dividiendo la magnitud más pequeña de la escala principal por el número de divisiones del nonio

El nonio o vernier puede tener las siguientes graduaciones:

Graduaciones de la escala principal y vernier en pulgadas.

Magnitud más pequeña de la escala principal

Número de divisiones del nonio

Grado de precisión o lectura del vernier

1/16” 8 divisiones 1”/16/8 = 1/128”1/40” 25 divisiones 0,025”/25 = 0,001”1/20” 50 divisiones 0,050/50 = 0,001”

Graduaciones de la escala principal y vernier en mm.

Magnitud más pequeña de la escala principal

Graduaciones escala nonio Grado de precisión o lectura del nonio

0,5 mm 25 divisiones 0,5/25 = 0,02 mm

1mm 50 divisiones20 divisiones

1/50 = 0,02 mm1/20 = 0,05 mm

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Lectura de mediciones con pie de metro.

Para saber si el pie de metro está graduado en el sistema inglés o en el sistema métrico, se cuentan 10 divisiones de su escala principal, a partir del cero. Si en esa división no está numerada, significa que el instrumento pertenece al sistema inglés. Si frente a la división 10 hay un número, significa que está graduado en el sistema métrico.

Para efectuar la lectura, se debe:

1 Determinar el valor de cada división de escala principal.2 Determinar el número de divisiones del nonio.3 Calcular el grado de precisión (Magnitud más pequeña de la escala principal dividido

por el número de divisiones del nonio)4 Determinar la posición del cero del nonio respecto de las divisiones de la escala

principal..(Si coincide con una de la escala principal., se lee directamente siendo ésta la medida que indica el instrumento)

5 Determinar cuál es la línea del nonio que coincide con una división cualquiera de la escala principal.

6 Sumar los valores encontrados en la escala principal. y en el nonio, valor que será la medida que indica el instrumento.

Ejemplos:

a) (De la figura 3.18 )

1 Cada división de la regla principal es de 1 mm2 El nonio tiene 20 divisiones.3 El grado de precisión es de 1/20 = 0,05 mm4 El cero del nonio pasó por el mm 30 de la escala principal.5 La línea 7 del nonio coincide con una de la escala. Lectura = 7 x 0,05 = 0,35 mm.

6 Lectura final 30 + 0,35 = 30,35 mm.

Figura 3.18 Lectura pie de metro en milímetros.

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b) Lectura de la figura 3.19.1 1/16”2 8 divisiones del nonio3 GP=1/16” dividido por 8 = 1/128”4 Posición del cero del nonio: 5/16”5 Línea 4 del nonio coincide con una de la regla. Lectura nonio 1/32”6 Lectura final: 5/16” + 1/32” = 11/32”

Figura 3.19 Lectura pie de metro en fracción de pulgadas

Figura 3.20 Lectura pie de metro fracción decimal de pulgada.

c) Lectura de la figura 3.20.

1 Cada graduación de la escala principal mide 0,025”2 El nonio tiene 25 divisiones.3 El grado de precisión es 0,025” / 25 = 0,001”4 Posición del cero del nonio 0,225”5 La línea 7 del nonio coincide con una de la escala. Lectura del nonio 0,007”6 Lectura final 0,225” + 0,007 = 0,232”.

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Autoevaluación

Indicar la lectura que muestra la figura:1

Figura 3.21

2

Figura 3.223

Figura 3.23

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4

Figura 3.24

5

Figura 3.25

6 Señalar el grado de precisión de los instrumentos mostrados en las figuras anteriores.

Respuestas:

Ejercicio Número Medición Unidad Grado de precisión1 2,523 Pulgadas 0,001 pulgada

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Precauciones cuando se mida con un calibrador.

1. Seleccione el calibrador que mejor se ajuste a sus necesidades. Asegúrese que el tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del calibrador son apropiadas para la aplicación.

Figura 3.26 Figura 3.272. No aplique excesiva fuerza al calibrador. No lo deje caer, ni lo golpee y no lo use como

martillo.

3. Sea cuidadoso y no dañe las puntas de medición para interiores. No use las puntas como un compás o rayador.

Figura 3.28 Figura 3.29

4. Elimine cualquier suciedad del calibrador antes de usarlo. Limpie las superficies deslizantes y las caras de contacto. Use sólo papel o tela que no desprenda pelusa.

5. Después de usarlo, limpie las manchas y huellas digitales del calibrador con un trapo suave y seco.


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6. Cuando el calibrador sea almacenado por largos períodos o necesite aceite, use un trapo empapado con aceite para prevenir la oxidación y, ligeramente, frote cada sección del calibrador. Asegúrese que el aceite se distribuye homogéneamente sobre las superficies.

7. Los siguientes puntos deben tomarse en cuenta cuando se almacenan calibradores: No se exponga el calibrador a la luz directa del sol. Almacene el calibrador en un ambiente de baja humedad bien ventilado. Almacene el calibrador en un ambiente libre de polvo. No coloque el calibrador directamente en el piso. Deje las caras de medición separadas a lo menos 0,2 mm. No fije el cursor. Almacene el calibrador en su estuche.

Micrómetros

El micrómetro es el instrumento de mayor uso cuando se requiere exactitud en la medición. En la escala de milímetros es capaz de medir 0,01 mm y en la de pulgadas 0,001”.

Principio de funcionamiento del micrómetro

El micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando éste es movido mediante el giro del tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en un movimiento lineal del husillo. El desplazamiento de éste lo amplifica la rotación del tornillo y el diámetro del tambor. Las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo.

Figura 3.32 Partes de un micrómetro

Definición de las partes de un micrómetro exterior

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Arco o bastidor, en forma de U soporta todas las partes del micrómetro.

Husillo es la cara movible para la medición. Al girar el tambor se mueve el husillo y se aumenta o disminuye la distancia de las puntas de medición.

Vaina o manguito sujeta el husillo y está graduado con divisiones iguales: cada línea tiene un valor de 0,5 mm o de 0,025”, según el sistema de unidades de medidas del micrómetro.

Tambor tiene divisiones equiespaciadas en su circunferencia: 50 en el micrómetro métrico y 25 en el micrómetro en pulgadas.

Trinquete va dispuesto en un extremo del husillo y se utiliza para lograr la presión adecuada para la medición.

La figura 3.33 muestra por separado las partes de un micrómetro exterior, cuyos componentes son:

A Tope fijo de medición.B ArcoC Freno del husillo.D TuercaE Anillo de ajusteF Cilindro o escala graduadaG HusilloH Parte roscada del husilloI Tambor graduadoJ Trinquete

Figura 3.33 Componentes de un micrómetro.

La figura 3.34 muestra el detalle de dos mecanismos de fuerza constante y sus componentes. La finalidad de dichos mecanismos es asegurar una fuerza constante para que la medición no se vea afectada por variaciones en la presión de los topes de medición.

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Figura 3.34 Mecanismos de fuerza constante de un micrómetro

Medición con un micrómetro métrico.

El paso del husillo es de 0,5 mm, por lo que al dar una vuelta completa del husillo aumentará o disminuirá la distancia entre los topes de medición 0,5 mm. Las graduaciones en el manguito o escala encima de la línea de referencia son de milímetros enteros y debajo de dicha línea de medios milímetros, lo que corresponde al paso del husillo.Para obtener un grado de precisión de 0,01mm, el tambor graduado debe tener 50 divisiones, como lo muestra la figura..

Figura 3.35 Regla y tambor de un micrómetro

Para leer un micrómetro métrico, se debe:

1 Observar el último número que aparece en el manguito y multiplicarlo por 1 mm.

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2 Observar el número de líneas (encima y debajo de la línea de referencia) que aparecen más allá de la línea numerada y multiplicarlas por 0,5 mm

3 Sumar el número de la línea del tambor que coincide con la línea de referencia (recordar que cada división del tambor corresponde a 0,01 mm).

En la figura 3.36 se tiene:

Figura 3.36

1 El último número que aparece en el manguito es 10, que al multiplicarlo por 1 mm da como resultado 10 mm.

2 Más allá de la línea numerada hay dos divisiones, que al multiplicarlas por 0,5 se obtiene 1mm.

3 La línea 36 del tambor está frente a la línea de referencia, por lo que al multiplicarla por 0,01 se obtienen 0,36 mm, que sumados a los anteriores, se obtiene la lectura final de 11,36 mm.

Ejemplo: Indicar la medición de la figura 3.37.

Figura 3.37Respuesta 9,69 mm.

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Figura 3.38 Medición con un micrómetro en pulgadas

Figura 3.39 Micrómetro en pulgadas

El extremo roscado del husillo del micrómetro en pulgadas tiene 40 hilos por pulgada, por lo que su paso mide 0,025”. La distancia de una pulgada marcada en el manguito está dividida en 40 divisiones iguales y cada una equivale a 0,025”. Al cerrar el micrómetro, la línea cero del tambor debe alinear con la línea de referencia que coincide con el cero de la escala. Al girar el tambor una vuelta completa se verá que aparece una línea en el manguito. Cada línea del manguito equivale a 0,025”. Cada cuarta línea en el manguito es más larga que las otras y está numerada para facilitar la lectura. Cada línea numerada equivale a 0,100”. El tambor graduado tiene 25 divisiones para que el grado de precisión del micrómetro sea de 0,001”.

Para leer un micrómetro en pulgadas:

1. Observe el último número que aparece en el manguito y multiplíquelo por 0,100”2. Cuente el número de líneas visibles más allá del número y multiplíquelas por 0,025”.3. Sume el número de divisiones del tambor, desde el cero hasta la línea que coincide con

el centro o línea de referencia.(cada división del tambor corresponde a 0,001”)

En la figura 3.39, se tiene:

1. El último número del manguito es 2, que multiplicado por 0,100” queda en 0,200”.28


2. El número de líneas visibles más allá del 0,200 es 1 que multiplicado por 0,025” son 0,025”.

3. La línea 18 del tambor coincide con la línea de referencia, que multiplicada por 0,001” son 0,018”.

4. Sumados los valores anteriores, se tiene: 0,200”+0,025”+0,018”se obtiene una lectura de 0,243”.

Ejemplo: Decir cuánto está midiendo el micrómetro de la figura 3.40:

Figura 3.40Respuesta: 0,119”

Micrómetro de interiores

Para medir con exactitud diámetros interiores es necesario contar con cierta experiencia. Esto se debe a la dificultad que implica posicionar el micrómetro adecuadamente dentro del agujero para medir el diámetro. Con el propósito de asegurar un posicionamiento exacto, se debe mover el extremo de la cabeza de medición de izquierda a derecha, en dirección lateral, hasta determinar el punto más alto en el plano perpendicular al eje. Entonces se debe mover como se indica en la figura, hacia delante y hacia atrás en dirección axial para determinar la distancia más corta.

Figura 3.41 Micrómetro interior

Cuidado de los micrómetros.

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1 Seleccionar el micrómetro que mejor se ajuste a la aplicación: rango, graduación y tipo.

Figura 3.42 Figura 3.43 2 No aplicar excesiva fuerza al micrómetro. No dejarlo caer ni girarlo en forma violenta.


3 Limpiar micrómetro, pieza a medir y lugar de la medición.

4 Dejar el micrómetro y la pieza a medir un tiempo suficiente para estabilizar la temperatura. Se recomienda que ésta sea de 20ºC aproximadamente. Si la temperatura es mayor, se producen dilataciones en las piezas y si es menor, se producen contracciones.

Figura 3.465 Antes de usar el micrómetro: limpiar las caras de los topes fijo y del husillo; Ajustar las

líneas a cero (verificar su calibración)

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Figura 3.47

6 Al almacenar un micrómetro se deben considerar los siguientes aspectos: No exponerlo a la luz solar directa; guardarlo en un lugar fresco, ventilado, libre de humedad, de polvo, de suciedad y en su estuche.

7 Dejar las caras de medición separadas a lo menos 0,2 mm (0,008”)

8 No bloquear el movimiento del husillo con el freno

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Autoevaluación

¿Qué medición indican las siguientes figuras?

1 2

Figura 3.48 Figura 3.493 4

Figura 3.50 Figura 3.51Respuestas

1 Anote en el número que corresponda el valor de la lectura indicada.

Ejercicio número Medición Unidad1 36,37 Milímetros.

2

3

4

2 Explique los cuidados que se deben tener para usar y mantener un micrómetro.

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Comparador de Carátula

En este calibre de precisión una multiplicación de engranajes aumenta y traslada al índice el movimiento de la espiga exploradora. La escala se extiende a todo el perímetro del disco indicador y está dividida en 100 partes iguales. Una vuelta completa del índice corresponde a un recorrido de 1 mm en la espiga exploradora, o sea, que cada división de la escala representa 1/100 mm. El limbo es giratorio y puede disponerse siempre el cero en coincidencia con el índice.

En el sistema inglés una vuelta completa del índice corresponde a 0,100” en la espiga exploradora, o sea, que cada división de la escala corresponde a 0,001”.

El reloj comparador se instala para su uso en soportes adecuados, por ejemplo en el soporte universal, o en uno de columna con una especie de mármol o mesa.

Los indicadores de carátula son instrumentos ampliamente utilizados para realizar diversas mediciones; en ellos un pequeño desplazamiento del husillo es amplificado mediante un sistema de engranajes para mover en forma angular una aguja indicadora sobre la carátula del dispositivo; la aguja girará desde una hasta varias vueltas, lo que depende del tipo de indicador. Es fácil leer el desplazamiento amplificado en la carátula, lo que hace que este instrumento sea útil para efectuar diversas mediciones como medir: espesores, diámetros exteriores e interiores, giro concéntrico, excentricidad, rugosidad, alineamientos, conicidad, planitud ,etc.

Figura 3.52: Indicador de carátula. a) espiga exploradora. b) perno de sujeción. c) índice. d) limbo. e) escala para indicación de milímetros enteros.f) índices de tolerancias. g) resorte. h) palanca. i) ruedas dentadas. k) resorte espiral para impedir el juego de los dientes de los engranajes.

El indicador de carátula o reloj comparador, en lo que se refiere a mediciones de longitud, es un instrumento de medición indirecta, ya que requiere de otro instrumento (pié de metro, micrómetro) para determinar la medición

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Mecanismo de amplificación en indicadores de carátula

Los mecanismos de amplificación difieren según la cantidad de desplazamiento del husillo por revolución de la aguja. El mecanismo (a) es el tipo más popular, en él un desplazamiento de 1 mm corresponde a una revolución de la aguja, lo que da graduaciones de 0,01 mm y un rango de medición de 10 mm.

Figura 3.53 Mecanismos de amplificación en indicadores de carátula.

El mecanismo (b) tiene una amplificación en dos etapas, mediante engranes, y se encuentra entre los indicadores que tienen un desplazamiento del husillo de 0,2 a 0,5 mm por revolución de la aguja y un rango de medición mayor. Finalmente, el mecanismo (c) cuenta con una palanca, además de las características descritas para el mecanismo (a). Es utilizado principalmente para lograr una mejor resolución; el desplazamiento del husillo de 0,1 a 0,2 mm corresponde a una revolución de la aguja.

Medición con indicadores de carátula

Una vez montado el indicador en el soporte respectivo y después de ajustar con el husillo la lectura cero en la carátula, ejerciendo una ligera presión contra la superficie de referencia, con una tensión inicial de 1 mm, es posible medir piezas colocándolas entre la superficie de referencia y la punta de contacto o palpador.

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Las puntas de contacto pueden ser: planas, bombeadas o en forma de aguja, se eligen

según la forma de la superficie de la pieza a medir. (Planas para superficies planas y bombeadas para superficies curvadas)

Figura 3.54 Palpadores

Medición de una longitud por comparación:

a) Se coloca el indicador en un soporte adecuado a la longitud de lo que se desea medir.

b) Se inserta un bloque patrón de longitud conveniente entre la superficie de referencia del soporte y el palpador.

c) Se ajusta la lectura cero sobre la carátula del indicador, ya sea girando la carátula para que el cero coincida con la posición de la aguja o ajustando la lectura del indicador. Se da una tensión inicial o precarga de un milímetro aproximadamente. Esta precarga se hace con el propósito de asegurar permanentemente el contacto entre el palpador y la superficie de la pieza a medir.

d) Se retira el bloque patrón y se inserta la pieza a medir.

e) Se lee sobre la carátula la posición de las agujas: cuentavueltas (de donde se obtienen los mm enteros) y principal, que entrega la medición de las centésimas de milímetros.

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Cuidados generales al utilizar indicadores de carátula

1. Seleccionar el indicador que mejor se ajuste a la medición a efectuar.

2. No aplicar fuerza excesiva al indicador. No dejar caer ni golpear el reloj.

3. Seleccionar la punta de contacto adecuada.

4. Remplazar las puntas cuando estén gastadas.

5. Eliminar polvo o suciedad antes de usar el indicador.

6. Cuando se monte el indicador en un soporte o dispositivo, sujetar el vástago tan cerca de la carátula como sea posible y con un ángulo de inclinación mínimo.

7. Usar un soporte rígido y ajustarlo de forma tal que su centro de gravedad quede en la base.

8. Evitar errores de paralaje leyendo la carátula directamente desde el frente.

9. Después de usar el instrumento, elimine el polvo y la suciedad con un paño limpio y seco.

10.Para almacenar el indicador, se debe considerar: No exponerlo a la luz solar directa. Se debe dejar en un lugar bien ventilado, con baja humedad, libre de polvo y en su estuche.

Aplicaciones especiales de los indicadores de carátula

Los indicadores de carátula al montarlos en dispositivos especiales, permiten medir:

1. Espesores.2. Profundidades.3. Concentricidades.4. Excentricidades.5. Diámetros interiores6. Rugosidades.7. Planitudes.

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Figura 3.56 Medición de planitud, concentricidad y excentricidad

Figura 3.57 Aplicación de un comparador de carátula.

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UNIDAD IV

Instrumentos de Medición No Lineal


Al término de la unidad, el alumno podrá:

Identificar instrumentos de medición no lineal. Comprender el principio de funcionamiento de termómetros, tacómetros y torquímetros. Identificar las unidades de medida de instrumentos no lineales y sus equivalencias

Conceptos Básicos

¿Qué es la temperatura?

De una manera cualitativa, nosotros podemos describir la temperatura de un objeto como aquella determinada por la sensación de tibio o frío al estar en contacto con él.

Esto es fácil de demostrar cuando dos objetos se colocan juntos (los físicos lo definen como contacto térmico), el objeto caliente se enfría mientras que el más frío se calienta hasta un punto en el cual no ocurren más cambios, y para nuestros sentidos, ambos tienen el mismo grado de calor. Cuando el cambio térmico ha parado, se dice que los dos objetos (los físicos los definen más rigurosamente como sistemas) están en equilibrio térmico . Entonces podemos definir la temperatura de un sistema diciendo que la temperatura es aquella cantidad que es igual para ambos sistemas cuando ellos están en equilibrio térmico.

El Termómetro

Es un instrumento que se utiliza medir (cuantificar) la temperatura.

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Tipos de termómetros más usados:

Termómetro de vidrio: es un tubo de vidrio sellado que contiene un líquido, generalmente mercurio o alcohol, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Este cambio de volumen se visualiza en una escala graduada que por lo general está dada en grados celsius. El termómetro de mercurio fue inventado por Farenheit en el año 1714.

Termómetro de resistencia: consiste en un alambre de platino cuya resistencia eléctrica cambia cuando cambia la temperatura.

Termopar: un termopar es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basado en la fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura


Pirómetro: los pirómetros se utilizan para medir temperaturas elevadas.

Un pirómetro, también llamado pirómetro óptico, es un dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.

Uno de los pirómetros más comunes es el pirómetro de absorción-emisión, que se utiliza para determinar la temperatura de gases a partir de la medición de la radiación emitida por una fuente de referencia calibrada, antes y después de que esta radiación haya pasado a través del gas y haya sido parcialmente absorbida por éste. Ambas medidas se hacen en el mismo intervalo de las longitudes de onda.

Para medir la temperatura de un metal incandescente, se observa éste a través del pirómetro, y se gira un anillo para ajustar la temperatura de un filamento incandescente proyectado en el campo de visión. Cuando el color del filamento es idéntico al del metal, se puede leer la temperatura en una escala según el ajuste del color del filamento.

Termómetro de lámina bimetálica, formado por dos láminas de metales de coeficientes de dilatación muy distintos y arrollados dejando el de coeficiente más alto en el interior. Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura.

Escalas de Temperatura

La escala más usada en la mayoría de los países es la escala centígrada, denominación usual renombrada como Celsius en 1948, en honor a Anders Celsius (1701 - 1744).

Otras escalas usadas en la fabricación de termómetros son:

Fahrenheit, en la mayoría de los países anglosajones

Réaumur, en desuso

Kelvin o temperatura absoluta, usada casi exclusivamente en laboratorios, la cual se corresponde con una propiedad intrínseca de la materia.

El grado Réaumur es una unidad de temperatura en desuso. Nombrada en honor de René Antoine Ferchault de Réaumur que la propuso como unidad en 1731.

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http://es.wikipedia.org/wiki/1731

http://es.wikipedia.org/wiki/Ren%C3%A9_Antoine_Ferchault_de_R%C3%A9aumur

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9aumur


Transformación de una escala a otra

El Tacómetro

Fórmulas de conversión a la escala Kelvin

Fórmula

°C = K − 273.15

K = °C + 273.15

°F = K × 1.8 − 459.67

°C = (°F − 32) / 1.8

K = (°F + 459.67) / 1.8

Fórmulas de conversión de grados Fahrenheit

Conversión de a Fórmula

Fahrenheit Celsius °C = (°F − 32) / 1.8

Celsius Fahrenheit °F = °C · 1.8 + 32

Fahrenheit kelvin K = (°F + 459.67) / 1.8

kelvin Fahrenheit °F = K · 1.8 − 459.67

Fahrenheit Rankine °Ra = °F + 459.67

Rankine Fahrenheit °F = °Ra − 459.67

Fahrenheit Réaumur °Ré = (°F − 32) / 2.25

Réaumur Fahrenheit °F = °Ré · 2.25 + 32

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Es un dispositivo que mide frecuencia de rotación de un elemento bajo operación dinámica o velocidades de superficies y extensiones lineales. Son utilizados para una gran diversidad de usos industriales, ya sea en motores eléctricos, de combustión interna, molinos, correas transportadoras, turbinas, etc.

El uso del tacómetro es muy útil en procesos en donde se desea conocer y controlar la frecuencia de rotación, permiten al operario saber cuando hay pérdida o fluctuación, que puede indicar un problema serio y adicionalmente le permitirá operar la máquina en intervalos.

Frecuencia Rotacional

Número de revoluciones divididas por el tiempo. La designación de revoluciones por minuto (rpm) y revoluciones por segundo (rps) son ampliamente usados en las especificaciones de maquinaria rotativa.

Si clasificamos por principio de operación los tacómetros, podemos establecer dos grandes grupos, los de contacto y no contacto. El tacómetro de contacto utiliza un elemento acoplador entre el elemento bajo rotación y el mismo instrumento de medición, con lo cual le permite activar un mecanismo interno y dependiendo del principio de medición que puede ser mecánico, óptico o electrónico, dependerá el alcance de operación del mismo.

Tacómetros de no contacto o llamados también ópticos, utilizan una fuente de luz que apunta hacia el objeto en rotación, en donde previamente se ha colocado una cinta reflejante para que emita pulsos de luz hacia el foto sensor que tiene el tacómetro, este sensor genera señales eléctricas cada vez que recibe un pulso, dichas señales son enviadas a un contador previamente acondicionado, el cual desplegará en ele indicador del tacómetro.

Tacómetros Láser

Existen tacómetros que utilizan láser como medio de contacto para la medición de velocidad rotacional. El láser es un sistema óptico que permite una medición rápida y segura a distancia. Además el láser permite amplios rangos de velocidades y modos de medida profunda.

Descripción

Los tacómetros láser ofrecen excelente versatilidad. Además, su amplio rango angular de ± 80 al blanco, facilita la medición en áreas donde al acceso rectilíneo es difícil.

El sistema de láser óptico permite una medición de velocidad fácil y rápida a una distancia segura de la máquina rotativa. El usuario puede seleccionar la medición en rpm, rps, m, pies o yardas por minuto o segundos, longitud o conteo de revoluciones o intervalos de tiempo. TMRT se maneja con una sola mano, es compacto, con una pantalla LCD que facilita una lectura rápida aún cuando se apunta por debajo de la máquina.

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Torquímetros

Los torquímetros son herramientas que se utilizan para dar apriete a pernos y tuercas, las cuales a la vez tiene incorporado un instrumento que permite medir cuánto es el torque de apriete que se le está dando. Los torquímetros son muy útiles, sobretodo cuando se requiere que las uniones en las máquinas y equipos sean torqueados con precisión.

La medida del torque está en función de una fuerza multiplicada por un brazo, en consecuencia éste se mide en Unidad de fuerza por Unidad e longitud (Libra-pie ; Newton-metro; Kilogramo fuerza- centímetro, etc.)

Las siguientes figuras muestran algunos tipos de torquímetros.

Probador del esfuerzo de

torsión Digital ligero con

destornillador con embrague

unidireccional sin posiciones.

Torquímetro Digital

Torquímetro Digital de peso ligero con llave


Analizador de Torque

Torquímetro Digital de peso

ligero con destornillador


Torquímetro Digital con sensor remoto

Probador para tapas de envases

ó recipientes.

Probador del esfuerzo de torsión

Digital ligero con llave de 3/8" de impulsión.

Torquímetro Digital durable

Probador del esfuerzo de torsión

Digital ligero tipo llave inglesa

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http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/DI-5-RL/DI-5-RL.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/serie%20TMG/SerieTMG.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/Di5-tw20/con_llave.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/Serie%20i/Seriei.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/DS-4/con_destornillador.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/DI-3-1P/Sensor_remoto.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/DTB/probador_tapas.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/DW-75/DW-75.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/TQ8800/Torquimetro_Certif.htm

http://www.twilight.com.mx/IM/TORQ/DW-15/DW-15.htm

Documents

Manual Curso Metrología.doc