TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
PROFESOR: ING. ORLANDO MARTINEZ HERNÁNDEZ
MATERIA: METROLOGIA TRABAJO: NOMBRE DEL ALUMNO: MARIO ALBERTO CASTILLO RIOS
CARRERA: ING. MECÁNICA SEMESTRE: 5°
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SALINA CRUZ, OAXACA
GRUPO: B1
DICIEMBRE 2015
Índice INTRODUCCIÓN................................................................................................... 4 Instrumentos básicos........................................................................................... 5 Regla:............................................................................................................... 5 Medición con instrumentos básicos...................................................................5 Compás............................................................................................................ 9 Lainas............................................................................................................... 9 Cuenta hilos.................................................................................................... 10 Patrones de radio............................................................................................ 10 Calibrador de pie de rey, de caratula, electro digitales, de profundidad..................10 Calibrador de pie de rey................................................................................... 10 Curva de calibración de unos clavos, tornillos, pijas y unas tuercas..................15 Calibrador de caratula..................................................................................... 17 Calibradores electro digital.............................................................................. 17 Calibrador de profundidad............................................................................... 18 Micrómetro......................................................................................................... 18 Instrumentos de comparación............................................................................. 19 Instrumentos para medición angular...................................................................20 Escuadra universal.......................................................................................... 20 Goniómetro..................................................................................................... 21 Regla de senos................................................................................................ 21 Conclusión......................................................................................................... 22 Fuentes consultadas.......................................................................................... 22
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EJERCICIOS....................................................................................................... 25
Índice de figuras 5
Figura 2.1.2 Compás
9
Figura 2.1.3 Lainas
9
Figura 2.1.4 Cuenta hilos
10
Figura 2.1.5 Patrones de radio
10
Figura 2.2.1 Calibrador vernier
11
Figura 2.2.2 Calibrador de carátula
17
Figura 2.2.3 Calibrador electrodigitales
17
Figura 2.2.4 Calibrador de profundidad
18
Figura 2.3.1 Micrómetro de exteriores
18
Figura 2.3.2 Micrómetro de interiores
19
Figura 2.4.1 Reloj comparador básico
19
Figura 2.4.2 Comparador de alturas con reloj
20
Figura 2.4.3 Comparador de diámetro
20
Figura 2.5.1 Escuadra universal
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Figura 2.5.2 Goniómetro
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Figura 2.5.3 Regla de senos
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Figura 2.1.1 Reglas graduada en centímetros y pulgadas
INTRODUCCIÓN La metrología es una disciplina muy relevante para otras áreas del conocimiento ya que da las bases para que el trabajo realizado por cada una de estas áreas pueda tener un lenguaje universal y preciso. Permite establecer las magnitudes de los fenómenos físicos del universo estableciendo unas unidades patrones para el mejor entendimiento de estos fenómenos.
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La metrología dimensional es la ciencia aplicada que se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares. La unidad de la magnitud de longitud, es el metro (m), una de las siete unidades base del Sistema Internacional de Unidades (SI). También estudia otras características físicas, como redondez, paralelismo, concentricidad, coaxialidad, rugosidad, tolerancia geométrica, etc. Por la cual esta rama de la metrología también se le denomina metrología geométrica. En este trabajo abordaremos los diferentes tipos de instrumentos de medida y verificación de magnitudes lineales y angulares que se pueden utilizar.
Instrumentos básicos Un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta lógica conversión.
Regla: La regla graduada es un instrumento de medición con forma de plancha delgada y rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud, por ejemplo centímetros o pulgadas; es un instrumento útil para trazar segmentos rectilíneos con la ayuda de un bolígrafo o lápiz, y puede ser rígido, semirrígido o flexible, construido de madera, metal, material plástico, etc. Paralaje: al dirigir la visual al objeto a medir debemos hacerlo de manera exactamente perpendicular a la regla. De lo contrario, estaríamos introduciendo lo que se conoce como un error de paralaje, que ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente. Este error también se disminuye empleando reglas con el borde graduado biselado.
Figura 2.1.1 Reglas graduada en centímetros y pulgadas.
Medición con instrumentos básicos
1. ¿cuál es la lectura en la siguiente regla?
R=2,
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R= 2,
3.- ¿cuál es la lectura en la siguiente regla?
3,
4
2
4
7.-Las reglas métricas suelen estar graduadas en a) b) c) d)
Milímetros Milímetros y medios milimétricos Metros Centímetros
8.-Las reglas en sistema ingles suelen estar graduadas en 1/8,1/16,1/32 ,1/64 Milésimas de pulgada 1/10,1/50,1/100 Centésima de pulgada Ayc 21
a) b) c) d) e)
9.-El espesor mínimo de lainas generalmente es: a) b) c) d)
0.01mm 0.02mm 0.03mm 0.05mm
10.-Los juegos de patrones de radios pueden conseguirse: a) b) c) d) e)
En milímetros En pulgada decimal En pulgada fraccional Todo lo anterior Solo b y c
11.-Los cuentahílos sirven para: a) b) c) d)
Contar partes roscadas Contar hilos Determinar paso o números de hilos por pulgada Medir completamente partes roscadas
12.-Los patrones para calibres de alambre o lamina: a) b) c) d) e)
Son todos iguales Existe una gran variedad Hay uno para milímetros y otro para pulgada Hay uno para valores fraccionales y otro para valores decimales Hay uno para números de calibre y otro para valores decimales
13.-El uso de compases para hacer mediciones en la actualidad: a) b) c) d) e)
es muy común es muy fácil es muy fiable requiere gran habilidad es solo para hacer trazos
14.-El calibre telescópico por sí mismo da la medida del diámetro de agujeros o anchos de ranura no puede considerarse un instrumento de medición se pone en posición correcta para medir controla la fuerza de medición
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a) b) c) d)
15.-La medición con patrones de radios y calibres angulares: a) b) c) d)
es una medición cualitativa es una medición cuantitativa es una medición directa es una medición relativa
16.-La utilización de una regla, un flexómetro o una cinta depende de: a) el material de que están hechos b) la longitud máxima que pueden medir c) las graduaciones que tiene d) su capacidad de enrollarse
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17.- Los compases que pueden utilizarse para hacer trazos son los: a) De interiores y exteriores b) Divisores c) De interiores divisores y exteriores d) Divisiones y exteriores
Compás: Un compás es un instrumento de dibujo técnico que se puede utilizar para realizar círculos o arcos. También se puede utilizar como una herramienta para medir distancias, en particular en los mapas. Los compases se pueden utilizar en matemáticas, para dibujo, navegación y otros fines.
Figura 2.1.2 compás
Errores de medición en el compás: Un error de medición en un compás puede presentarse desde la marca o tipo de compás, hasta el filo que tenga la punta de grafito con la que se trazara el segmento deseado. O bien se puede estimar también un error dependiendo la superficie donde se haga el trazo.
Lainas: consisten en una serie de láminas delgadas que tienen marcado el espesor y son utilizadas para medir pequeñas aberturas o ranuras. Se llaman galgas patrón, son lainitas de diferente calibre vienen en milésimas o en micras según sea el caso si utilizas el sistema inglés o el sistema métrico, cada laina trae la graduación anotada por ejemplo si vas a medir 15milesimas abres las galgas y ubicas la de 10 y también la de 5 las unes y juntas te dan el total de 15., es igual para calibrar bujías algunas termina en número no cerrado y ahí tienes que utilizarlas de esa manera, cuando son medidas de las cuales si hay la laina requerida entonces no se hace esa suma. Existen lainas de acero inoxidable y lainas perforadas.
Figura 2.1.3 Lainas
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Errores de medición en lainas: Los errores de medición en lainas suelen ser escasos pero puede haber ligeras desviaciones dependiendo de la superficie que quiere ser medida. Cuenta hilos: Él cuenta hilos es una lupa especializada que fue ideada para verificar el número de hilos de la trama y de la urdimbre que entraban en un
pequeño cuadrado determinado de tejido (antiguamente de media pulgada de lado, actualmente de 20x20 mm). En la actualidad también se utiliza en tareas que requieren distinguir detalles de pequeñas dimensiones: en tipografía, verificación de píxeles, fotografía, impresión, etc.
Figura 2.1.4 Cuenta hilos
Patrones de radio: consisten en una serie de láminas marcadas con los correspondientes radios cóncavos y convexos formados en diversas partes de la lámina. La inspección se realiza determinando que patrón se ajusta mejor al borde redondeado de una pieza.
Figura 2.1.5 Patrones de radio
Calibrador de pie de rey, de caratula, electro digitales, de profundidad. Calibrador de pie de rey: También denominado calibrador, cartabón de
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corredera, pie de rey o Vernier, es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgada. Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado, delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la colisa de profundidad). Deben evitarse especialmente las limaduras, que pueden alojarse entre sus piezas y provocar daños.
Figura 2.2.1 Calibrador vernier
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Ejemplos de calibrador vernier:
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Curv a de calibración de unos clav os, tornillos, pij as y unas tuercas
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Calibrador de caratula: Los calibradores de carátula se utilizan en muchos tipos de trabajos de servicio. Son particularmente útiles para determinar el descentramiento enejes y rotores. El descentramiento es la variación de movimiento de lado a lado cuando se hace girar un componente. Los calibradores de carátula normalmente tienen dos escalas separadas. La aguja puede moverse numerosas veces alrededor de la escala exterior. Una vuelta completa puede representar 0.1” o 1mm. La pequeña escala interior indica el número de veces que la aguja exterior se ha movido alrededor de su escala. De esta manera el dial calibre puede leer movimientos de hasta 2 pulgadas o 1 centímetro. Los calibradores de carátula pueden medir con una precisión de 0.001” o 0.01mm. El tipo de calibrador de carátula que usted use está determinado por la cantidad de movimiento que usted piensa que tendrá el componente que usted está midiendo.
Figura 2.2.2 Calibrador de carátula
Calibradores electro digital. Se clasifican en dos tipos: Con un codificador rotatorio para detectar el desplazamiento. Con detector de desplazamiento tipo capacitancia y cuenta con una sola columna de sección rectangular. Error de graduación (un componente de error instrumental). La habilidad del ojo para reconocer el alineamiento de dos graduaciones La flexión del brazo principal, ya que el brazo de la escala principal puede flexionarse en dos direcciones, lo que afecta la exactitud de la medición. Flexión a lo largo de la superficie referencia, que provoca un error de medición si la superficie de referencia de la escala principal (la superficie que sirve como referencia para guiar el cursor) se flexiona. Flexión a lo largo de la superficie graduada. La escala principal también cause errores de medición. Errores en la medición de diámetros interiores. Las mediciones hechas con calibradores tipo M que miden diámetros interiores con las puntas de medición correspondientes, involucran errores inherentes al diseño de las puntas. Estos errores son más significativos cuando se miden agujeros pequeños.
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Figura 2.2.3 Calibrador electrodigital
Calibrador de profundidad: Este calibrador de profundidades y ángulos cuenta con una regla graduada en mm y pulgadas (6”). Tiene un tornillo ajustable para dar tensión al momento de estar tomando medidas, además cuenta con graduaciones en grados para medir distintos ángulos.
Figura 2.2.4 Calibrador de profundidad
Micrómetro El micrómetro también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm). Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran 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 hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento. Micrómetro de exteriores:
Figura 2.3.1 Micrómetro de exteriores
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Micrómetro de interiores:
Figura 2.3.2 Micrómetro de interiores
Instrumentos de comparación Los instrumentos utilizados para comparar se llaman comparadores y, estos, sirven para la verificación del paralelismo de dos caras, comprobar la redondez y concentricidad de ejes y agujeros o la colocación de las piezas en las máquinas y herramientas, medir y clasificar piezas, etc. Existen cuatro tipos de comparadores: Neumáticos, Electrónicos, Ópticos, Mecánicos Algunos comparadores son: Reloj comparador básico.
Figura 2.4.1 Reloj comparador básico
Reloj capaz de captar variaciones de medidas. No da directamente la medida de una magnitud, sino la comparación con otra conocida. Esta captación es posible gracias a un mecanismo de engranajes o palancas: el mecanismo va encerrado en una caja de acero o aluminio de forma circular atravesado por un eje que termina en una bola de acero templado y se desliza sobre unos cojinetes o guías. Este eje es el que se pone en contacto con la pieza a verificar, por lo que es muy sensible, transmitiendo la captación a unos engranajes que mueven la aguja que marca la unidad en una silueta parecida a la del reloj, pero dividida en 100 partes iguales equivalen a 0,01mm. La esfera del reloj es, normalmente, giratoria, para ajustar el cero a la posición más conveniente.
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Comparador de alturas con reloj.
Figura 2.4.2 Comparador de alturas con reloj
Es un reloj comparador que se usa con un soporte que capta la variación de altura con bastante precisión, por pequeña que sea. Se emplea para comparar por ejemplo, el defecto de altura en la fabricación de dos piezas del mismo tipo. Comparador de diámetro.
Figura 2.4.3 Comparador de diámetro
Los comparadores de diámetros no son, ni más ni menos, que un reloj comparador acoplado a un soporte diseñado para medir diámetros internos o externos.
Instrumentos para medición angular Escuadra universal. Es un goniómetro que tiene muchas aplicaciones no solo para medir sino también para transportar ángulos y en trazados. Con él pueden comprobarse directamente ángulos de 45° y 90° y hallar los centros de perfiles redondos. Lleva incorporado un nivel que puede emplearse para la medida de la pendiente de planos inclinados.
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Figura 2.5.1 Escuadra universal
Goniómetro. El goniómetro o transportador universal es un instrumento de medición que se utiliza para medir ángulos. Consta de un círculo graduado de 180° o 360º, el cual lleva incorporado un dial giratorio sobre su eje de simetría, para poder medir cualquier valor angular. El dial giratorio lleva incorporado un nonio para medidas de precisión.
Figura 2.5.2 Goniómetro
Regla de senos. Dispositivo extensamente utilizado para la formación de patrones de ángulos. Su amplio empleo se debe a su facilidad de manejo, precisión de las operaciones de comprobación con ella efectuadas y sencillez de realización.
Figura 2.5.3 Regla de senos
Conclusión
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La verdadera importancia de los instrumentos de medición es la estandarización e igualdad de los objetos medidos. Ya que en las ingenierías se necesitan de instrumentos con un alto grado de exactitud para que las tecnologías utilizadas y producidas sean de uso internacional. Por ese motivo se han creado herramientas normalizadas para que estas no varíen aunque se utilicen en diferentes partes del mundo. Además de los instrumentos utilizados para mediciones lineales, tales
como la regla, el micrómetro, el pie de rey, entre otros; existen los instrumentos para mediciones angulares. Estos son de gran importancia en la fabricación de piezas o instrumentos ya que muchas piezas e instrumentos cuentan con cortes o ángulos que tienen que ser muy exactos porque de estos puede depender el buen funcionamiento de una máquina.
Fuentes consultadas
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Metrología, Carlos González González – Ramon Zeleny Vázquez Metrología: Introducción, conceptos e instrumentos, María Moro Piñeiro http://ing-mecanica-2010.mex.tl/1899814_Unidad2-1.html http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/polilibros/P_proceso/Metrologia/2InsMedInd.htm https://www.academia.edu/16275231/2.2_Calibrador_de_pie_de_rey_de_caratula_ electro_digitales_de_profundidad http://metrologia.fullblog.com.ar/micrometro-871228131459.html http://es.slideshare.net/farrukoo1994/instrumentos-de-comparacion http://metrologia.fullblog.com.ar/goniometro.html http://www.ecured.cu/index.php/Regla_de_senos
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EJERCICIOS Sistemas de unidades de medida Efectúe las conversiones siguientes: 1.
.3785´´ =9.6139 mm
2.
2.300´´ =58.42 mm
3.
6.035´´ =153.289 mm
4. 7. 10.
4.323´´ =109.8042 mm 6.046´´ = 153.5684mm 1.093´´ = 27.7622mm
5. 8. 11.
5.80´´ = 147.32mm 7.125´´ = 180.975mm 2.190´´ =55.626 mm
4.090´´ = 103.886mm .0953´´ =2.42062 mm 3.185´´ =80.899 mm
13.
4.122´´ =104.6988 mm
14.
7.059´´ =179.2986 mm
16.
4.890´´ =124.206 mm
17.
5.032´´ =127.8128 mm
6. 9. 12 . 15 . 18 .
.0852´´ = 2.16408mm .0032´´ =0.08128 mm
Efectúe las conversiones siguientes: 19 . 21 . 23 . 25 . 27 . 29 . 31 . 33 . 35 .
16.0
mm= 0.629921 pulg
20.
13.5 mm= 0.5314961 pulg
26.25
mm= 1.0334646 pulg
22.
92 mm= 3.62205 pulg
41.2
mm=1.622047 pulg
24.
13 mm= 0.511811 pulg
19.1
mm= 0 .7519685 pulg
26.
30.065 mm= 1.183661 pulg
6.0
mm= 0.23622pulg
28.
9.9 mm= 0.389764 pulg
1.505
mm= 0.0592519 pulg
30.
35.208 mm= 1.3861417 pulg
44.25
mm= 1.742126 pulg
32.
24.354 mm= 0.958818 pulg
12.485
mm= 0.491535 pulg
34.
14.36 mm= 0.565354 pulg
3.0
mm= 0.11811 pulg
36.
99.26 mm= 3.907874 pulg
Efectúe las conversiones siguientes: .0015 pulg=
1500 μpulg
38.
21
37.
0.003
mm = 3 μm
39.
1125
41. 43.
μpulg=
0.001125 pulg
40.
435
μm = 0.435 mm
.0026 pulg=
2600 μpulg
42.
0.008
mm = 8 μm
2400
0.0024 pulg
44.
150
μm = 0.15 mm
μpulg=
Exprese en forma decimal 45. 47. 49 51. 53.
8 ¾ ´´ =8.75pulg 3 ¼ =3.25 pulg 4 5/32´ = 4.15625 pulg 37/64´´ = 0.578125pulg 6 13/16´´=6.8125 pulg
46. 48. 50. 52. 54.
1 3/16´´ 5 7/8´´ 7 5/64´´ 29/32´´ 1 3/8´´
=1.1875 pulg =5.875 pulg =7.078125 pulg =0.90625 pulg =1.375 pulg
Convertir los valores dados en μpulg a μm. 55. 56. 57.
μpulg 945 1400 2310
pulg 0.000945 0.001400 0.002310
mm 0.024005 0.03556 0.058674
μm 24.003 35.56 58.674
58. la yarda está definida actualmente con base en: Una barra patrón La longitud de onda de luz Una constante física El metro La yarda patrón Convertir los valores dados en μm a μpulg μm 15.6 9.3 26.8
59. 60. 61.
mm 0.0156 0.0093 0.0268
pulg 0.00614173 0.00036614 0.00105511
μpulg 6141.73 366.14 1055.11
65.
k
0.905 mm en μpulg
66.
n
0.001 mm en pulg
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Indicar en el espacio la letra que identifica la respuesta correcta a la conversión planteada. a) .03937 h) 0.00075 b) 750 i) 0.0337 62. l .375 pulgen mm c) 35.629 j) 0.750 d) 750000 k) 35629.9 63. d .750 pulg en μpulg e) 3562.9 l) 9.525 f) 0.9525 m) .374 64. i 1325 μpulg en mm g) 0.3937 n) .00003937
7. la utilización de instrumentos descalibrados para hacer mediciones puede ocasionar. Lecturas mayores Lecturas menores Lecturas incorrectas Lecturas fuera de tolerancia 8. para realizar una medición en piezas de 100 mm de diámetro con una tolerancia de +/0.02 mm ustedes recomendaría utilizar: Un calibrador de vernier Un micrómetro con escala vernier Un medidor maestro de alturas Un microscopio 9. el error de paralaje puede cometerse al efectuar mediciones con: Indicadores de caratula Calibradores vernier Micrómetro de interior Todo lo anterior 10. al utilizar un calibrador para medir exteriores puede reducirse el error de abbe: Colocando la pieza por medir tan adentro como sea posible Aumentar la fuerza de medición Repitiendo varias veces la lectura Ninguna de las anteriores 11. el desgate de las puntas de medición de un calibrador puede retardarse: Colocando la pieza por medir tan adentro como sea posible Controlando la fuerza de medición Repitiendo varias veces la lectura Ninguno de los anteriores 12. si una pieza de aluminio con un diámetro específico de 75.000 +0.030 mide 75.015 mm a 15°c ésta: Conforma Es inaceptable Es aceptable No conforma ayc byc 13. una pieza de acero mide 65.026 a 32°c a 20° medirá:
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0.0000115 0.00897 65.035 65.017
14. el error de posición generalmente está asociado con el error de: Paralaje Distorsión Coseno Puntos de apoyo Ninguno de los anteriores 15. los micrómetros son instrumentos diseñados de acuerdo con la ley de Abbe. Cierto Falso Todos Ninguno 16. la temperatura recomendada para una sala de medición es: 24°c +/- 1°c 23°c +/-1°c 20°c +/-1° c 20°c +/-0.1°c 17. a la variación de las medidas obtenidas con in instrumento cuando lo usa varias veces el mismo operador para la misma característica y, en las mismas partes se le denomina:
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Reproducibilidad Repetibilidad Incertidumbre Inexactitud
