CAPACITACIÓN DE METROLOGÍA BÁSICA.pptx

PRESENTACION

METROLOGÍA BÁSICA

CONTENIDO 1. 2. 3. 4.

Intro troducc ducció ión n Concep Conceptos tos básicos básicos de metr metrolo ología gía Siste Sistema ma Inte Interna rnacio cional nal de unidad unidades es Metrolog Metrología, ía, medir medir, verifica verificarr, medición, método de medición 5. Exact Exactitu itud, d, preci precisió sión, n, fuent fuentes es de error en las mediciones 6. Tipo Tiposs de metr metrol ologí ogíaa 7. Error 8. Cali Calibr brac aciión 9. Proce Procedim dimien iento to de medic medición ión.. 10. Incertidumb Incertidumbre re de la medición medición

11. Conver Conversión sión de unidades unidades 12. Taller de conversión conversión de unidades 13. Práctica Práctica de medición medición con los equipos de medición la empresa empresa 14. Examen Examen con ejercicios ejercicios aplicados aplicados

INTRODUCCIÓN Los efectos de la ciencia de las medidas se pueden ver en todo, facilitando a las personas planear sus vidas y realizar intercambios comerciales confiables.

Por ejemplo, muchas personas pueden asumir que los relojes de sus casas y los relojes de sus oficinas coinciden con el mismo tiempo. Un kilogramo de arroz comprado en un supermercado contendrá la misma cantidad de alimento que uno adquirido en otro lugar de la ciudad.

1. CONCEPTOS BÁSICOS Magnitud

Atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que puede ser identificado cualitativamente y determinado cuantitativamente. Ejemplos: longitud, tiempo, masa, temperatura, resistencia eléctrica, concentración de cantidad de sustancia;

Magnitud básica

Cualquier magnitud que, en un sistema de magnitudes, es convencionalmente aceptada como funcionalmente independiente de las otras. Magnitud derivada

Magnitud definida, en un sistema de magnitudes, como función de las magnitudes básicas de ese sistema. Unidad (de medida)

Magnitud particular, definida y adoptada por convenio, con la cual son comparadas otras magnitudes del mismo tipo para expresar la cantidad relativa a esa magnitud.

Símbolo de una unidad (de medida)

Símbolo convencional que designa una unidad de medida. Sistema de unidades (de medida)

Conjunto de unidades básicas y de unidades derivadas, definidas de acuerdo con reglas dadas, para un sistema de magnitudes dado. Ejemplos : a) Sistema Internacional de Unidades, SI; b) Sistema de unidades MKS.

Medición

Conjunto de operaciones que tienen como objetivo determinar el valor de una magnitud. Nota   Las operaciones pueden ser ejecutadas automáticamente. Resultado de una medición

Valor atribuido a una magnitud a medir, obtenido por una medición.

Incertidumbre de medición

Parámetro, asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que pudieran ser razonablemente atribuidos a la magnitud a medir. Instrumento de medición.

Dispositivo diseñado para ser usado en hacer mediciones, solo o en unión de dispositivos suplementarios. Repetibilidad (de los resultados de las mediciones)

Acuerdo más cercano entre los resultados de mediciones sucesivas de la misma magnitud a medir llevadas a cabo bajo las mismas condiciones.

2. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

El sistema internacional de unidades (SI) es el sistema coherente de unidades adoptado y recomendado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM).

«EL LENGUAJE UNIVERSAL DE LAS MEDICIONES ES EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES»

Se entiende por Sistema de Unidades el conjunto de unidades básicas, junto con las unidades derivadas, definidas de acuerdo con las reglas dadas para un determinado sistema de magnitudes. La coherencia del sistema radica en que las unidades de medida derivadas se pueden expresar como un producto de potencias de las unidades básicas con un factor de proporcionalidad igual a uno.

El Sistema Internacional de Medidas fue adoptado en Colombia por medio del decreto 1731 de 1967 y 3463 de 1980. La resolución 005 del 3 de abril de 1995 del Consejo Nacional de Normas y Calidades oficializó con carácter de obligatoria la norma técnica colombiana 1 000 Metrología, Sistema Internacional de Unidades (cuarta revisión).

UNIDADES FUNDAMENTALES

UNIDADES DERIVADAS

Estas unidades se forman por combinaciones simples de las unidades del SI de base y de acuerdo con las leyes de la física. La siguiente tabla muestra algunos ejemplos de unidades derivadas

Múltiplos y Submúltiplos

Todo lenguaje contiene reglas para su escritura que evitan confusiones y facilitan la comunicación. El Sistema Internacional de Unidades (SI) tiene sus propias reglas de escritura que permiten una comunicación unívoca.

3. METROLOGÍA Campo del conocimiento relativo a las medidas, los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Abarca aspectos teóricos, experimentales y prácticos. La metrología dimensional se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares (longitudes y ángulos). Los principales campos que abarca la metrología son: Las unidades de medida y sus patrones Las mediciones Los instrumentos de medición

MEDICIÓN A continuación se presenta la definición de medición que aparece en el V.I.M. 1 (Vocabulario Internacional de Metrología), documento acordado en los años 90 por las más importantes organizaciones internacionales relacionadas con la metrología. El ICONTEC adoptó este documento para Colombia como la norma técnica NTC 2194. MEDICIÓN [V.I.M 2.1]: Conjunto de operaciones cuyo objetivo es determinar el valor de una magnitud ó cantidad. (Nota: las operaciones se pueden efectuar de manera automática).

VERIFICAR La verificación, por su parte, consiste en revisar, inspeccionar, ensayar, comprobar, supervisar, o realizar cualquier otra función que establezca y documente que los elementos, procesos, servicios o documentos están conformes con los requisitos especificados. En cierto modo, puede decirse que la verificación es una calibración “relativa” ya que no se está tan interesado en el resultado final como en saber si, a partir de ese resultado, se cumplen o no unos requisitos especificados.

4. EXACTITUD Es la aptitud de un instrumento de medición para dar respuestas próximas a un valor verdadero. De acuerdo a lo anterior, la exactitud de un aparato indica la variación entre la medida leída y la medida real del objeto.

4. PRECISIÓN Grado en que las lecturas se acercan entre sí 

4. EXACTITUD Y PRECISIÓN

Otra forma de definir la exactitud es la Aptitud de un instrumento para dar respuestas cercanas a un valor verdadero. También se interpreta como la cercanía con la cual un sistema de medición indica el valor real.

5. TIPOS DE METROLOGÍA

METROLOGÍA INDUSTRIAL Este campo tiene como objetivo garantizar la confiabilidad de las mediciones que se realizan día a día en la industria. Se aplica en: • La calibración de los equipos de medición y prueba. • La etapa de diseño de un producto o servicio. •   La inspección de materias primas, proceso y producto terminado. • Durante el servicio técnico al producto. • Durante las acciones de mantenimiento. • Durante la prestación de un servicio

METROLOGÍA LEGAL Su objetivo es proteger a los consumidores para que reciban los bienes y servicios con las características que ofrecen o anuncian los diferentes fabricantes. Debe ser ejercida por los gobiernos y entre sus campos de acción están: Verificación de pesas, balanzas y básculas. Verificación de cintas métricas. Verificación de surtidores de combustible. Verificación de productos pre - empacados. Control de escapes de gas de automóviles.   Taxímetros. Cilindros de gas. Contadores Eléctricos, de agua y de gas, etc. • • • • • • • •

METROLOGÍA CIENTIFICA En este campo se investiga intensamente para mejorar los patrones, las técnicas y métodos de medición, los instrumentos y la exactitud de las medidas. Se ocupa, entre otras, de actividades como: •

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Mantenimiento de patrones internacionales.   Búsqueda de nuevos patrones que representen o materialicen de mejor manera las unidades de medición. Mejoramiento de la exactitud de las mediciones necesarias para los desarrollos científicos y tecnológicos.

TRAZABILIDAD

Para proveer trazabilidad metrológica el INM y Laboratorios Designados deben participar periódica y exitosamente en comparaciones interlaboratorio internacionales de relevancia como las realizadas por los organismos regionales de metrología.

Trazabilidad de equipos de medición La calibración de los equipos utilizados en la realización de ensayos debe tener su trazabilidad al Sistema Internacional de Unidades (SI). Esta calibración debe ser ejecutada por laboratorios de calibración acreditados por organismos de acreditación signatarios de Acuerdos de Reconocimiento Mutuo de IAAC, ILAC, EA ó APLAC.

6. ERROR Cuando se va a medir cualquier magnitud, se observa que, aunque se repita muchas veces se presenta alguna pequeña variación entre una lectura y otra aunque el operador y el instrumento de medición sean los mismos. Esto no quiere decir que tampoco se observen diferencias entre una lectura y otra aún cambiando de operador o cambiando el instrumento o lugar de verificación.

Errores Aleatorios

Errores Sistemáticos

Son los que están determinados por el resultado de una medición menos la media que resultaría a partir de un número infinito de mediciones de la misma magnitud por medir, efectuadas en condiciones de repetibilidad. Dado que únicamente es posible efectuar un número finito de mediciones, sólo se puede determinar una estimación del error aleatorio.

Media que resultaría de un número infinito de mediciones de la misma magnitud por medir efectuadas en condiciones de repetibilidad menos un valor verdadero de la magnitud por medir. Este tipo de error permanece constante o varía de una manera regular al medir repetidas veces una misma magnitud.

Errores Instrumentales.

Los aparatos de medición proceden de procesos de fabricación en donde se han efectuado sobre cada uno de sus componentes materiales, procesos de fabricación, ensambles con sus tolerancias, tratamientos térmicos, reacciones químicas, etc.

Errores por presión de contacto.

En muchas mediciones en que el aparato de medida - por intermedio de su palpador está en contacto con la pieza, se presenta una deformación por aplastamiento de la misma causada por efecto de fuerzas de comprensión originando como consecuencia contracción en el aparato de medida. Esta deformación se origina por la denominada presión de contacto.

Errores por el uso de los aparatos.

Debido a su constante aplicación, los aparatos de medida se desgastan, lo que hace necesario su verificación periódica para efecto de comprobar si está dentro de sus límites de error admisibles. Cuando un aparato, por efectos del desgaste, está fuera de los límites de error admisibles, muchas veces se les considera inútiles como es el caso de los Calibres Pasa - No Pasa que poseen un límite de desgaste a partir del cual se deben desechar

Errores de Paralaje.

Debido a que en muchos aparatos de medida, la aguja y la carátula no están en el mismo plano, el operador tiende a localizarse en una posición aproximadamente perpendicular a la escala o graduación, pero no lo puede conseguir, produciéndose un ángulo de visual que proyectado por intermedio del índice sobre la carátula produce un desfase con respecto a la graduación que realmente se debe leer.

Error de posición Incorrecta.

Es el producido por la mala colocación del contacto o sensor de medición o caras o bocas de medición, con respecto a la parte del objeto en donde se produce la operación de medida. Por ejemplo, se origina este tipo de error al no colocar el contacto de medición en posición del eje de simetría de la pieza como es el caso de los comparadores de la carátula.

Error con los contactos de medida.

Algunos aparatos de medida poseen contactos planos, o esféricos lo cual exige por parte del usuario su correcta localización en superficies planas, o curvas, efectuando un asiento adecuado para cada caso

Errores Ambientales.

Estos son los imputables al ambiente del lugar donde se efectúan las mediciones. Dicho ambiente está conformado esencialmente por: • • • •

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Las variaciones de temperatura. Calor debido a la Iluminación artificial Radiaciones del sol Radiaciones producidas por estufas, hornos, etc., humedad relativa dentro del laboratorio calidad del aire de la sala de medición ……. algunas otras que se pueden haber escapado de la lista anterior.

Errores Producidos por dilataciones Térmicas.

Debido a que los cuerpos se dilatan o se contraen por efecto de variaciones de la temperatura, su dimensión se ve afectada en virtud a : la cantidad de aumento o disminución de temperatura, a su dimensión inicial y al material del cual está constituido y que viene representado por el denominado coeficiente de dilatación lineal representado por el símbolo

7. CALIBRACIÓN La calibración, según el Vocabulario internacional de términos metrológicos (VIM) es el conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medida o un sistema de medida, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de esa magnitud realizados por patrones.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Calibrador pie de rey Cintas métricas Goniómetros Escuadras Manómetros Micrómetros Comparadores de carátula Profundímetro Sensores Rugosimetros Calibrador de espesores Galgas

CINTAS METRICAS El instrumento más corrientemente empleado en la medición es el metro . Se presenta en varias formas como las siguientes: En forma de láminas flexibles de acero que pueden contener hasta dos metros de longitud. Ofrecen una ventaja especial, como es la de adaptarse a las superficies curvas. En forma de fleje delgado de acero que se enrolla dentro de una caja y recibe el nombre de flexómetro. Los más comunes son de 2, 3 y 5 metros. En algunos casos la cinta métrica esta construida de tela, con herrajes en los extremos y sin caja para enrollar. También es común el empleo de cintas de tela con estuche de cuero cuya longitud es de 10, 20 o 25

CALIBRADOR PIE DE REY Instrumento de medición de precisión que va de 0,1mm hasta 0,02 mm; 0,.001 milésima de pulgada y 1/128 pulgadas. Muy utilizado en talleres de mecánica industrial, automotriz y en la industria en general. Puede medir longitudes internas y externas. Hay de diferentes clases pero uno de los más utilizados es el pie de rey universal.

PARTES DEL CALIBRADOR

8. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN CON CALIBRADOR PIE DE REY EN mm Las mediciones deben hacerse con la debida exactitud y con todo cuidado. Para ello debe emplearse el instrumento que corresponda a la precisión exigida. Además debe tenerse en cuenta indicaciones como las siguientes: •

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Limpiar las superficies del material y el instrumento antes de realizar la medición. Desbarbar previamente las piezas de trabajo. En mediciones de precisión, prestar especial atención a la temperatura de referencia   (si la pieza está caliente, debe esperarse hasta que logre la temperatura de referencia)

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Jamás debe hacerse mediciones en una pieza en movimiento o en una maquina en marcha, esto podría ocasionar accidentes o deterioro en los instrumentos de medición. Las piezas de trabajo imantadas (por ejemplo, por sujeción magnética) se deben desimantar antes de realizar una medición. Verificar la aptitud del instrumento para medir según la frecuencia de verificación. No aplicar excesiva fuerza sobre aquellos instrumentos que no tienen mecanismo de control de presión. (por ejemplo el trinquete en micrómetros)

Procedimiento básico Para medir con un pie de rey se siguen los siguientes pasos •

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Debe tener claro el principio de funcionamiento Seleccionar el instrumento adecuado en rango, unidad y precisión   Patronar Abrir lo suficiente las mordazas sobre la longitud a medir. ( en el caso de medición de interiores, cerrar las mordazas) Apoyado en el impulsor, ajustar suave pero firmemente las mordazas sobre la pieza a medir.

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Asegurarse de que el apoyo sobre la pieza se hace correctamente. Ver Errores de la medición. Si le es cómodo, tome la lectura con el instrumento aún sobre la pieza, hágalo directamente. Si no es así, asegurar el cursor a la regla fija con el tornillo de fijación y retirar suavemente el instrumento. Tomar la lectura dirigiendo su mirada perpendicularmente a las escalas.

Para realizar la lectura en milímetros en un pie de rey universal, se procede así: •

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Realice el procedimiento básico   Observe que sobre la regla fija está grabada la escala en milímetros. Cada trazo indica uno. Sobre el cursor cursor esta grabada grabada la escala escala nonio. Cada trazo trazo indica indica 0,05 mm en el caso del instrumento de la fotografía y que es el que más comúnmente se utiliza. No olvide que también existen en 0,1 mm y 0,02 mm.

Ejemplo de lectura: Observe que el cero de la escala del nonio (índice) pasó el trazo que indica el milímetro número 10 en la escala principal. Esta es la parte entera de la lectura. Igua Igualm lmen entte obse observ rvee que que el traz trazo o 5,5 5,5 de la escala del nonio coincide con un trazo de la escala principal. No olvide: se lee el trazo de la escala del nonio y no importa con cual trazo de la escala principal coincida. Por tanto la lectura final es: 10,55 mm

PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN CON CALIBRADOR PIE DE REY EN FRACCIONES DE PULGADA

9. INCERTIDUMBRE EN LA MEDICIÓN En la mayoría de situaciones de la vida real no se tiene un valor convencionalmente verdadero con el cual comparar el resultado de una medición.

El operario que controla un producto en una línea de fabricación, el ingeniero que evalúa las propiedades de un material o el médico que mide la presión arterial de un paciente, no disponen, en sus momento, de una medida previa de mejor calidad de esa misma magnitud, que le permita comparar y evaluar su resultado. Es en este tipo de circunstancias, donde la incertidumbre es el parámetro más apropiado para evaluar la calidad del resultado de la medida.

10. CONVERSIÓN DE UNIDADES

12. PRÁCTICA DE MEDICIÓN CON LOS INSTRUMENTOS DE MEDICÓN