Manual Metrologia Dimensional

¾ INDICE 1. – INTRODUCCION.

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2. - FUNDAMENTOS Y CONCEPTOS GENERALES.

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• • • • • •

Importancia de la Metrología. Exactitud y Trazabilidad. Incertidumbre en las mediciones. Sistema Internacional de unidades S.I. – Unidades Básicas del S.I. Sistema de medición

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• Clases de medición.

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• • • • •

9 9 9 10 10

Mediciones directas. Mediciones indirectas. Mediciones comparativas. Normas nacionales Ley federal sobre metrología y normalización.

3. – ERRORES DE LA MEDICION. Clasificación de errores en cuanto a su origen. • Por condiciones ambientales. • Por el uso de Instrumentos no calibrados • Por la fuerza ejercida al efectuar mediciones • Por instrumento inadecuado • Por puntos de apoyo • Por método de sujeción del instrumento • Por distorsión • De paralaje • De posición • Por desgaste

11 11 11 12 12 13 13 14 14 14 14

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4. – CUIDADO DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICION.

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• Cuidado en el manejo de instrumentos. • Instrumento de uso común. • Selección del instrumento por exactitud.

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CALIBRADORES.

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Precauciones para utilizar el Vernier. Tipos de calibrador Precauciones cuando se mide con un calibrador

20 21 22

MICRÓMETROS.

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Principio del micrómetro Tipos de micrómetros Partes que componen un micrómetro Camisa o casquillo Husillo o tambor Lectura del micrómetro

26 27 28 28 29 29

MEDIDORES DE ALTURA.

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Precaución al momento de usar medidores de altura Medidor de altura escala Medidor de altura de carátula Micrómetro de interiores, tipo 3 puntos de contacto. Micrómetro de profundidad. Precauciones de uso Componentes del micrómetro de profundidad Micrómetro para ranuras interiores Medidores de agujeros con indicador de carátula Tipo cono o de bola Tipo leva o tripie Con cabeza micrómetro

37 39 39 40 41 41 41 43 44 45 45 45 2

MEDIDOR ANGULAR. INDICADORES.

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Indicador Construcción básica de un indicador de carátula Cuidado en el uso de indicadores Medición con indicadores de carátula Indicador de carátula tipo palanca o de control

53 56 57 57 58

BLOQUES PATRON

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Cuidado que debe tener con los bloques Inspección periódica Solvente Pera de aire con brocha Tenazas Guantes de algodón Plano óptico Piedra de Arkansas Procedimiento de adherencia Sistema de ajustes y tolerancia Definición de tolerancia y ajuste

64 65 66 66 66 66 66 66 67 67 67

SUPERFICIES PLANAS DE REFERENCIA

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Mesas de granito y sus características Dureza Estabilidad dimensional Coeficiencia de conductividad térmica Daños por golpes Corrosión Textura de superficie Otras características del granito Limpieza Instalación Inspección Cuidados

70 70 70 71 71 71 71 72 72 72 72 73 3

COMPARADORES ÓPTICOS.

74

Medición lineal Medición angular Uso de plantillas Detector de borde

74 75 75 76

BLOQUES PATRÓN

76

Trazabilidad de los bloques patrón Acabado superficial de las caras de medición Dureza Coeficiente de expansión térmica Adherencia Precauciones durante la utilización de bloques patrón Tabla para características geométricas

77 77 77 77 78 78 79.

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INTRODUCCION.

Desde la aparición del ser humano sobre la tierra surgió la necesidad de contar y medir. No es posible saber cuando surgen unidades para contar y medir, pero la necesidad de hacerlo aporta ingredientes básicos que requiere la metrología, como mínimo, para desarrollar su actividad fundamental como ciencia que estudia los sistemas de unidades, los métodos, las normas y los instrumentos para medir. Como un ejemplo puede referirnos al antiguo testamento de la Biblia donde dice: Hazte un arca de maderas resinosas. Haces el arca de carrizos y la calafateas por dentro y por fuera con betún. Así es como lo harás; longitud del arca, 300 codos, su anchura 50 codos, y su altura 30 codos. Hacer el arca una cubierta y a un codo lo remataras por encima pones la puerta por un costado y haces un primer piso, un segundo y tercer piso. Génesis 6; 14; 16. La idea de cuantificar las cosas grandes y pequeñas tiene miles de años. Al principio las unidades de medida eran partes del cuerpo humano. Por ejemplo, la unidad de longitud del antiguo Egipto era el codo real que era definido como la longitud del antebrazo del faraón reinante. El uso de unidades e instrumentos utilizados desde hace 6,000 o 7,000 años es evidente esta escrito en diferentes libros que las describen y las relacionan, como ejemplo podemos ver diversos capítulos del antiguo testamento de la Biblia, en las tablas del pueblo Babilónico, etc. Vemos pues que desde épocas muy antiguas encontramos ya la presencia de “formas de medir” diversas cosas y actividades, en todas las civilizaciones. Muchas cualidades que en un principio fueron juzgadas a través de percepciones humanas, son ahora medidas mediante instrumentos.

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2. FUNDAMENTOS Y CONCEPTOS GENERALES. Importancia de la Metrología. Inconscientemente todos los seres humanos identificamos las diferentes magnitudes físicas y las asociamos a una cantidad numérica para expresarlas, cuantificarlas y compararlas. En sus inicios, la civilización tomó conciencia formal de la Metrología con la aparición del comercio entre los pueblos. Para el intercambio de productos era, y es, necesario contar con métodos de cuantificación, confiables y universales. Entendiendo como universal lo que pueda reproducirse sin diferencia por cualquier humano. La Metrología se ha desarrollado de la mano con el progreso de la humanidad y en la actualidad se le considera como una de los pilares del desarrollo social y tecnológico de la civilización moderna, siendo considerada como uno de los pilares de la calidad. Metrología, (Metron = Medida, Logos = Tratado). Conforme la definición aceptada internacionalmente, está definida como "El campo de los conocimientos relativos a las mediciones". Por su aplicación, se ha dividido en tres ramas: La metrología legal, que trata sobre todo lo relacionado al campo de la normalización y control de las mediciones involucradas en transacciones comerciales y de carácter social (Seguridad, salud, ecología, etc.); la metrología científica, que se encarga del desarrollo científico y tecnológico de las mediciones; y la metrología industrial, que se encarga de todo lo relacionado con las mediciones involucradas en los procesos de fabricación de productos o prestación de servicios. Estas ramas no son independientes, ya que guardan entre sí una estrecha relación formando un solo tronco metrológico integral.

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Exactitud y Trazabilidad. En el campo de la Metrología existen dos conceptos fundamentales, que son: Exactitud y Trazabilidad. EXACTIUD: Exactitud significa que tan cerca se esta de la verdad. La evaluación de esta cercanía depende de nuestro conocimiento de la verdad. Exactitud, según ISO 5725-1, es el parámetro de una medición que nos indica que tan alejado se está del valor verdadero tomando en cuenta tanto desviaciones sistemáticas como aleatorias que rodean el ambiente del proceso de medición. Para conocer la exactitud de una medición es necesario conocer el valor verdadero (Concepto imposible de cuantificar, ya que es considerado como una variable cualitativa que sabemos que existe, pero que no se conoce con un cien por ciento de certeza). Por esta razón, se ha establecido un artificio denominado valor convencionalmente verdadero, apoyado por unidades patrón de referencia que representan las diferentes magnitudes metrológicas aceptadas como "verdaderas" y que nos permiten tener un parámetro de comparación denominado trazabilidad. TRAZABILIDAD La Trazabilidad se define como una serie de eslabones encadenados que relacionan el resultado de una medición con las unidades patrón establecidas. Para que una medición se acepte es necesario que ésta tenga una trazabilidad vigente a los patrones del sistema internacional que representan la unidad. El nivel más alto de exactitud se encuentra en el inicio de la cadena de trazabilidad (Considerando como inicio el patrón que representa la unidad) y se va degradando conforme baja la cadena debido a que la transferencia de la exactitud se realiza por medio de comparaciones sucesivas, que introducen errores entre instrumentos de mejor exactitud e instrumentos de menor exactitud.

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Incertidumbre en las medidas. La incertidumbre de una medición se define como el intervalo estadístico dentro del cual se tiene una alta probabilidad de que se encuentre el valor convencionalmente verdadero. Cuando se realiza una medición se introducen errores sistemáticos y aleatorios en todas direcciones cuya, combinación causa que el valor obtenido experimentalmente se aleje del valor "verdadero" que se desea conocer. Este concepto se desarrolló como un segundo artificio para subsanar la imposibilidad de establecer la exactitud de una medición. La incertidumbre es en cierta medida subjetiva y se debe tomar como la duda que tiene quien realizó la medición de que el resultado que ha establecido es el verdadero. Debido a sus características conceptuales, la incertidumbre permite la comparación de resultados de mediciones de un mismo mesurando (Aquello sujeto a medición) entre diferentes sistemas de medición. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES. El sistema internacional de unidades (S.I.) que es una versión modernizada del sistema métrico establecido por acuerdo internacional, suministra un marco lógico interconectado con todas las mediciones de ciencia. Industria y comercio. Unidades Básicas del S.I.

Nombre. Longitud: Masa: Tiempo: Corriente eléctrica: Temperatura: Intensidad luminosa: Cantidad de sustancia:

UNIDAD BASICA. Unidad. Metro Kilogramos Segundos Ampere Kelvin Candela Mol

Símbolo. m Kg. s. A K Cd. mol 8

Sistema de medición. En general, los elementos de un sistema de medición incluyen la instrumentación, los estándares de comunicación, las influencias ambientales, las limitaciones del operario y las características de la pieza u objeto que se mide. En los sistemas de medición lineal, la función básica puede ser mecánica, óptica, neumática, electrónica, radiológica o una combinación de estas.

Clases de medición. Medición directa: Es aquella en la que utiliza un instrumento de medición que tiene una escala, que esta graduado, que tiene una cierta precisión, etc. Y este instrumento se aplica sobre la pieza de trabajo directamente para tomar la lectura en el mismo instrumento. En estas lecturas se utilizan los siguientes instrumentos: a) ƒ ƒ ƒ

Con trazos o divisiones.Metro. Regla graduada. Todo tipo de calibradores y medidores de altura con escala Vernier.

b) Con tornillo micrométrico.ƒ Todo tipo de micrómetro. ƒ Cabezas micrométricas. Medición indirecta: Este tipo de medición se utiliza una herramienta o accesorio auxiliar, si por alguna razón no se puede aplicar el instrumento de medición directamente a la pieza. Para estas lecturas se utilizan herramientas como: ƒ Comparadores: Mecánicos, Ópticos, Neumáticos, Electromecánicos. ƒ Maquinas de medición por coordenadas.

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Medición comparativa: Estas mediciones son aquellas en las que se utilizan Patrones que previamente han sido graduados a medidas específicas; algunos ejemplos de estos Patrones son: ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Bloques patrón. Calibradores limite (Para roscas). Calibradores limite (Pasa-no pasa). Lainas de espesores. Calibradores de roscas.

Normas nacionales Ley federal sobre metrología y normalización.Publicada en el Diario Oficial de la Federación (órgano del Gobierno Constitucional de los Estados Unidos Mexicanos), miércoles, 11 de julio de 1992.

Título segundo.- Metrología. Capítulo I.- Del Sistema General de Unidades de Medida Capítulo II.- De los Instrumentos para Medir Capítulo IV.- Del Sistema Nacional de Calibración Capítulo V.- Del Centro Nacional de Metrología Título cuarto.- De la acreditación y certificación. Capítulo IV.- De los Organismos de Certificación y Acreditación. Capítulo V, De los Laboratorios de Prueba y Calibración. Calibración.

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3. ERRORES DE LA MEDICIÓN. Clasificación de errores de acuerdo a su origen En la medición, el error se define como la diferencia entre el valor indicado y el valor real de la cantidad medida. Pocas veces se conoce el valor real de la cantidad que se va a medir. 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. Atendiendo al origen donde se produce el error, puede hacerse una clasificación general de éstos en: Errores causados por el instrumento de medición, causados por el operador o el método de medición (errores humanos) y causados por el medio ambiente en que se hace la medición. a.) Por condiciones ambientales. b.) Por el uso de Instrumentos no calibrados c.) Por la fuerza ejercida al efectuar mediciones d.) Por instrumento inadecuado e.) Por puntos de apoyo f.)

Por método de sujeción del instrumento

g.) Por distorsión h.) De paralaje i.)

De posición

j.)

Por desgaste

a). Error por condiciones ambientales. Humedad: generalmente la formación de óxidos por humedad excesiva afecta en las caras de medición de un instrumento (palpadores, puntas de contacto, etc.) o en algunas otras partes del mismo (partes internas, cuerdas, superficies con roces, etc.). También existe la expansión por absorción de humedad en algunos materiales. Por todo esto, para el medio ambiente en el cual se hacen mediciones o calibración, se establece como norma una humedad relativa de 50 +/- 10. 11

Temperatura. Todos los materiales, en mayor o menor grado, están sujetos a cambios longitudinales debido a cambios de temperatura. Para evitar en la mayormente posible esta situación y reducir al mínimo el error debido a variación en la temperatura se estableció como norma internacional una temperatura de 20 C. Polvo. Es muy frecuente, también, el error de medición o calibración debido al polvo, para evitarlo es necesario que se controle mediante filtros para el aire, en el sistema de aire acondicionado, dentro del laboratorio de Metrología. Aire a presión El aire utilizado en trabajos de calibración, para limpieza, debe estar controlado mediante filtros que lo hagan puro, libre de aceite, agua, polvo, etc. Y al utilizarse deberá ser a presión constante de 40 PSI.

b). Error por instrumentos no Calibrados. Instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración esta vencida, así como instrumentos sospechosos de presentar alguna anormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para realizar mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso.

c). 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 considerar 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 bajo fuerza de medición.

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d). Por instrumento inadecuado. Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cual es el instrumento o equipo de medición mas adecuado para la aplicación de que se trate. Además de la fuerza de medición, debe tenerse presente otros factores tales como: ƒ Cantidad de piezas por medir. ƒ Tipo de medición. ƒ Tamaño de la pieza y exactitud deseada. Existe una gran variedad de instrumentos y equipos de medición. Cuando se mide 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 fundid, un calibrador vernier seria 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. Cuando la razón antes mencionada no es satisfactoria, se requiere repetir las mediciones para asegurar la confiabilidad de las mediciones. e). 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 13

puntos de apoyo especiales, como los puntos Airy o los puntos Bessel f). Por método de sujeción del instrumento. Un indicador de carátula esta sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo. La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minimizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte. g). Por distorsión. Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumento puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe; la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento. h). De paralaje. Esto cogeré debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual esta en un plano diferente. El error de paralaje es más común de lo que se cree. En una muestra de 5 personas que usan calibradores Verniers fue de .04mm este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto lecturas. i). De posición. Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras de medición de los instrumentos, con respecto las piezas por medir, como se muestra en la figura. j). Por desgaste. Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso. En el caso concreto de los instrumentos de medición, el desgaste puede provocar una serie de errores durante su utilización. Estos errores a su vez pueden originar decisiones equivocadas; por tanto, es necesario someter a cualquier instrumento de medición a una inspección de sus características. 14

4. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN. Cuidados en el manejo de los instrumentos. Manejar los instrumentos de medición con sumo cuidado es básico en el conocimiento y aprendizaje de los mismos, debemos tener siempre en mente que los instrumentos de medición son delicados, costosos (tanto en su costo de compra, como de reparación) y que, si se dañan, se retrasara el trabajo, por todo lo anterior, a continuación veremos algunos puntos importantes para el manejo de los Instrumentos de medición: Mantenerlos limpios y en áreas despejadas de herramientas mecánicas o de otros tipos. No golpearlos, dejarlos fuera del alcance de rebabas y de áreas que contengan líquidos. Principalmente aquellos instrumentos que sean de tipo digital, ya que las funciones electrónicas de estos, pueden dañarse permanentemente con los aceites, refrigerantes, agua, etc. No abrir o cerrar los micrómetros con movimientos bruscos. Después de usarlos procurar limpiarlos de aceite, grasa, agua o cualquier otra cosa que pudiera haberle caído. Mantener limpia la caja, quitarle rebabas que hallan caído dentro y que dañaran el instrumento. Si se encuentra alguna falla, partes con movimientos forzados o partes sueltas o cualquier otro tipo de comportamiento no común al usar el instrumento, reportarlo de inmediato al supervisor de área y llevar el instrumento para su chequeo al cuarto de instrumentos. Reportar así mismo partes extraviadas, golpeadas, etc. Es importante no forzar nunca el roce entre la pieza a medir y los instrumentos de medición ya que ello resultara en una lectura errónea y el desgaste prematuro de los palpadores, así como un posible daño irreparable en los instrumentos, rayones en la pieza a 15

medir, etc. No usar en tareas para las que no están diseñados. Las lecturas deben tomarse teniendo el instrumento lo más posible, a la altura de los ojos y el “0” del mismo en forma perpendicular a la vista, dado que de otra forma la lectura puede ser errónea. Antes de utilizar cualquier instrumento de medición debe asegurarse que este halla sido calibrado con un Patrón certificado. Que el instrumento este en buenas condiciones de uso y Calibración. De igual forma antes de utilizarse, deben limpiarse los palpadores con un pedazo de papel o tela limpio. Siempre utilizar la matraca o tambor de fricción, para dar el ajuste, esto evitara forzar el instrumento. Cuando el micrómetro sea de rango mayor a 12”, se deberá calibrar en la posición en la cual se va a utilizar. Todos los instrumentos deben de ser regularmente calibrados. De acuerdo a los manuales de Calidad, la calibración periódica es en lapsos de 6 meses para instrumentos de uso constante y de 1 año para otros tipos de instrumentos. Para mantener en buen estado los instrumentos es preciso que la calibración periódica se lleve a cabo, para ello es necesario que las etiquetas que contienen las fechas en que se calibra cada instrumento y la fecha en que deberá volver a calibrarse.

Los instrumentos digitales deben apagarse cuando no se están usando, así evitaremos gastar las baterías inútilmente. Existen algunos instrumentos que no tienen un botón de apagado/encendido, estos se apagan después de un cierto periodo de tiempo durante el cal no se mueva el aparato.

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No colocarlos encima de las maquinas o en áreas que tengan variaciones bruscas de temperatura, dado que estas variaciones de temperatura dan como resultado lecturas erróneas y hay posibilidad de golpes y/o caídas. Debido a que con las variaciones de temperatura los metales tienen ciertas variaciones en el volumen, la calibración de los instrumentos debe hacerse bajo condiciones controladas de temperatura (20_ C +/- 1ºC) y humedad (50% +/10%). Instrumentos de uso común. Generalmente el primer contacto con un instrumento de medición de longitud será con una cinta, un flexómetro o una regla, estos son los más comúnmente usados instrumentos de medición, a partir de ellos tenemos la siguiente lista: ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Reglas de acero. Lainas (medidores de espesores). Patrones de radios. Patrones para alambres, brocas y laminas. Cuentahílos (patrones de roscas). Compases (exteriores, interiores, divisor). Calibres telescópicos. Calibres para agujeros pequeños. Trazadores y Gramil. Calibres angulares. Lupas de comparación. Micrómetros de exteriores. Micrómetros de interiores. Micrómetros de profundidades. Calibradores (Vernier, Pie de Rey).

Cada uno de ellos tiene diferentes tipos, de acuerdo a sus características, adecuados a cada uno.

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Selección del Instrumento por su exactitud. Selección del instrumento, como determinar el instrumento a utilizar. Dependiendo de la medida a tomar, sea exterior, interior, alturas (Profundidad), espesor, escalones, etc. Es posible determinar que tipo instrumento es el adecuado para esa medida en específico. El mas comúnmente usado, por ser el más versátil, es el calibrador, Pie de Rey o Vernier; ya que un solo instrumento cubre los cuatro tipos básicos de mediciones. Pero el Vernier tiene cierta inexactitud, por lo tanto no es recomendable para tomar medidas con tolerancias muy cerradas (por ejemplo: 0.001”). Para determinar que instrumento debemos utilizar al tomar una medida, en grado de exactitud, el procedimiento es dividir la tolerancia de la especificación de la medida a tomar, entre 10: 0.347 - 0.346 = 0.001 Entonces dividimos la tolerancia entre 10. 0.001” B 10 = 0.0001” Así que el instrumento a utilizarse debe tener la capacidad de medir 0.0001”, su graduación será en diezmilésimas, por ejemplo, Vernier de carátula que especifique rango mínimo 0.0001” o micrómetros con escala Vernier o instrumento de tipo digital.

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La escala Vernier la invento Petrus Nonius (1492-1577), matemático Portugués por lo que se le denomino Nonio. El diseño actual de la escala deslizante debe su nombre al Francés Pierre Vernier (1580-1637), quien lo perfeccionó.

El calibrador Vernier fue elaborado para satisfacer la necesidad de un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en una sola operación.

El calibrador típico puede tomar tres tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades, pero algunos además pueden realizar medición de peldaño a escalón.

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El Vernier es una escala auxiliar que se desliza a lo largo de una escala principal para permitir en esta, lecturas fraccionarias exactas de la mínima división. Para lograr lo anterior, una escala Vernier esta graduada en un numero de divisiones iguales en la misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma dirección. Una fracción 1/n de la mínima división de la escala principal puede leerse. La lectura de un calibrador Vernier consiste en determinar el valor de las diversas indicaciones, comenzando con la mayor (en la regla) y después sumándolas hasta llegar a la lectura que se encuentre en el Nonio. El principio del Vernier, o Pie de Rey que se describe a continuación aplica también para los micrómetros: Se tomara la lectura de las divisiones que aparecen en la regla hasta la orilla izquierda del cursor y luego se localizara la línea del Nonio que coincida con alguna línea en la regla; la lectura a sumar será la del Nonio, nunca la de la regla. Precauciones para utilizar el Vernier. Limpiar las superficies de deslizamiento, las de medición y las graduadas, de polvo, suciedad, grasas, agua, etc. Asegúrese de que las líneas cero coinciden cuando las bocas están cerradas y de que no se aprecia ninguna rendija entre las brocas, cuando se observa a contraluz. Aplicar aceite limpio (delgado, especial para instrumentos) sobre las superficies de deslizamiento. Por falta de aceite pueden rayarse las superficies de deslizamiento, restando eficiencia al calibre. En la medición de exteriores colocar la pieza tan próxima como se pueda a la superficie de referencia y hacer que las superficies de medición contacten perfectamente con la pieza. En interiores, introducir las puntas de interiores tanto como sea posible y hacer 20

que las superficies de medición contacten perfectamente con la pieza. La varilla de profundidad debe estar perpendicular al fondo de la pieza.

Estos son algunos tipos de Calibradores.

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Precauciones cuando se mida con un calibrador: 1. Seleccione el calibrador que mejor se ajuste a sus necesidades. ƒ Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del calibrador son apropiadas para la aplicación. 2. No aplique excesiva fuerza al calibrador. ƒ No deje caer ni golpee el calibrador. ƒ No use el calibrador como martillo. 3. Sea cuidadoso y no dañe las puntas de medición para interiores. ƒ No use las puntas como un compás o rayador. 4. Elimine cualquier clase de polvo del calibrador antes de usarlo. ƒ Limpie totalmente las superficies deslizantes y las caras de contacto. Use solo papel o tela que no desprenda pelusa.

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5. Revise que el cursor se mueva suavemente. No debe sentirse flojo o con juego. Corrija cualquier problema que encuentre ajustando los tornillos de presión o de fijación. ƒ Apriete los tornillos de presión y de fijación por completo, después afloje en sentido antihorario 1/8 de vuelta (45o). ƒ Verifique nuevamente el juego. ƒ Repita el procedimiento anterior mientras ajusta la posición angular de los tornillos hasta que no obtenga un juego apropiado del cursor. 6. Medición de exteriores. ƒ Mantenga y mida la pieza de trabajo en una posición tan cercana a la superficie de referencia como sea posible. ƒ Asegúrese de que las caras de medición exterior hagan contacto adecuado con la pieza por medir.

7. Medición de interiores. Tome las medidas cuando las puntas de medición de interiores estén tan adentro de la pieza como sea posible. ƒ Cuando mida un diámetro interior lea la escala mientras el valor indicado este en su máximo. ƒ Cuando mida el cacho de una ranura, lea la escala mientras el valor indicado este en su mínimo.

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8. Medición de profundidad. ƒ Tome la medida cuando la cara inferior del cuerpo principal este en contacto uniforme con la pieza de trabajo.

9. Medición de peldaño. ƒ Tome la medida cuando la superficie para medición de peldaño este en contacto adecuado con la pieza por medir. 10. Evite el error de paralelaje leyendo la escala directamente desde el frente.

11. La medición de agujeros de diámetro pequeño normalmente proporciona lecturas menores que el diámetro real. Error cuando se mide una pieza con un agujero cuyo diámetro es 5 mm:

t1+t2+C ▲d

Unidad: mm (pulg) 0.3 0.5 (.001) (.019) 0.009 0.026 (.0003) (.001)

0.7 (.027) 0.047 (.002)

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12. Después de usarlo, limpie las manchas y las huellas digitales del calibrador con un trapo suave y seco. 13. Cuando el calibrador sea almacenado por largos periodos o necesite aceite, use un trapo empapado con aceite para prevenir la oxidación y, ligeramente frote cada sección del calibrador. Asegúrese de que el aceite se distribuya homogéneamente sobre las superficies. 14. Los siguientes puntos deberán tomarse en cuenta cuando se almacenan calibradores. ƒ No se exponga el calibrador a la luz directa del Sol. ƒ Almacene el calibrador en un ambiente de baja humedad bien ventilado. ƒ Almacene el calibrador en un ambiente libre de polvo. ƒ No coloque el calibrador directamente en el piso. ƒ Deje las caras de medición separadas de 0.2 a 2 mm (.008” a .08”). ƒ No fije el cursor. ƒ Almacene el calibrador en su estuche original (o en una bolsa de plástico).

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Principio del Micrómetro. El micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando éste es movido mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en el 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. En la figura suponga que el husillo es desplazado una distancia X desde los puntos a hasta los b cuando el tornillo gira un ángulo a. denominado r al radio del tambor, cualquier punto sobre la circunferencia se moverá la distancia dada por r · a [radio * ángulo (en radianes) de giro]. Cuando el husillo es desplazado una distancia que es igual al paso de los hilos del tornillo, p, las graduaciones sobre el tambor marcan una vuelta completa. Estas relaciones pueden expresarse mediante las siguientes formulas.

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El principio del Micrómetro que se utilizo en los modelos iniciales está aun intacto, y utilizado en varios tipos de micrómetros modernos. Desde 1950 los husillos de los micrómetros se rectificaban después de endurecerlos, reemplazando así los iniciales métodos de torneado. En diversas formas, el micrómetro es la herramienta de medición de precisión más empleada. A medida que ha aumentado la necesidad de productos de maquinado preciso, se han desarrollado muchas variaciones del micrómetro básico de exteriores. Independientemente de sí el micrómetro se usa para mediciones de exteriores, interiores o profundidad, los límites de medición del tope, tambor y camisa son en general de una pulgada, en algunos micrómetros de interiores este limite de operación puede ser de ½”. El micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando este es movido mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en el movimiento lineal del husillo. El desplazamiento de este 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. Cuando el husillo es desplazado una distancia que es igual al paso de los hilos del tornillo, las graduaciones sobre el tambor marcan una vuelta completa. Cuando se usa un tornillo con un paso de 40 hilos por pulgada, el tope móvil avanza un cuarentavo de pulgada, o sea 0.025”, por revolución. Tipos de micrómetros. Micrómetros de exteriores: De cuchillas, de garganta, puntas de esfera, etc. Micrómetros de interiores: Tripies, set de barras intercambiables. 27

Micrómetros de profundidades: Sets de diferentes tipos de rangos (0-4”, 0-6”, 0-9”, 0-12”), con diferentes medidas de base (2 2,4”, 5”, 6”) y diferentes diámetros (3/32”, 1/8”). Partes que componen un micrómetro:

Camisa o casquillo: Esta dividido en cuarenta partes iguales, cada parte o división esta indicada por una línea vertical, cada línea vertical representa 0.025” y cada cuarta línea esta marcada por una línea mas larga y un numero el cual designa cien milésimas ó 0.100”. Más simple, la línea marcada “1” representa0.100”, la línea marcada “2” representa 0.200” y así sucesivamente. Se puede agregar una escala Vernier a la camisa del micrómetro para permitir lecturas directas en incrementos de 1/10,000” (una diezmilésima ó 0.0001”). la escala Vernier esta grabada en la camisa, en un lugar adecuado cerca de la escala principal y tiene 10 divisiones numeradas. Esas 10 divisiones son de igual longitud a 9 divisiones en el tambor, que representan 0.009”. Cada división en la escala Vernier representa 0.0009” y como división en el tambor es de 0.001”, la diferencia entre una división de la escala Vernier y una del 28

tambor representa 0.0001”, por lo tanto, el movimiento del tambor se puede precisar con exactitud en incrementos de 0.0001”. Husillo o tambor: El tambor esta dividido en 25 partes iguales y una rotación o vuelta completa del tambor, coincide con la más pequeña división en el casquillo. De esta manera la división en el tambor es una vigesimoquinta parte (un veiticincoavo) de 0.025”, es decir, 0.001” Para leer diezmilésimas (0.0001”) se requiere una escala adicional llamada “Vernier”. En el caso de un micrómetro regular, el Vernier consiste de 10 divisiones, marcadas en el casquillo, las cuales están en el espacio de nueve divisiones en la escala del tambor. Cada división en el Vernier, por lo tanto, es una décima más chica que las del tambor, de esta manera representa, 0.0001”.

Lectura del micrómetro:

Básicamente la lectura del micrómetro consiste en buscar y sumar las lecturas, iniciando con los incrementos mayores y avanzando hacia los menores, es decir se toma primero la lectura visible del casquillo y a esta se le suma la lectura del tambor la que se encuentra marcada por debajo de la línea horizontal del casquillo. 29

El tornillo es girado por el tambor, el cual tiene una escala para indicar el giro “parcial”. El cilindro del instrumento tiene una escala para indicar los giros “completos”. En el micrómetro el tornillo tiene un paso de 0,5 milímetros y tanto el tambor como el cilindro están graduados. Dado que el paso del tornillo es 0,5 milímetros y las divisiones del cilindro están separados 0,5 milímetros, un giro del tambor y el tornillo mueve el tambor a lo largo del cilindro una división (0,5mm). Además, dado que el tambor tiene 50 divisiones y un a resolución del tambor equivalente y una revolución del tambor equivale a 0,5mm, entonces un movimiento de una división del tambor equivale a 0,5mm /50 divisiones = 0,01milimetro. La adicción de una escala vernier permite tomar lecturas de hasta 0,01mm.

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

2. No aplique excesiva fuerza al micrómetro. ƒ No lo deje caer y evite que reciba golpes. ƒ No gire el micrómetro violentamente.

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3. Elimine el polvo que haya sobre el micrómetro antes de usarlo. ƒ Limpie todo el husillo y las caras de medición. Use solo papel o un trapo libre de pelusas.

4. Deje el micrómetro y la pieza por medir en cuarto el tiempo suficiente para estabilizar la temperatura. ƒ Una barra de hierro de longitud (100 mm) cambiara 0.012 mm (12 mm) con un cambio de temperatura de 10oC.

5. Antes de usar, el micrómetro, limpie las caras de los topes fijos y del husillo. ƒ Use solo papel o trapo sin pelusa para limpiar las caras de medición.

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6. Ajuste las líneas a cero. ƒ Haga que se junten las caras de medición usando solo la perilla con trinquete o el tambor de fricción. ƒ Lea las graduaciones del tambor directamente desde el frente (donde los números 10 y 40 aparecen del mismo tamaño). ƒ Si la línea cero sobre el tambor no es alinea con línea índice del cilindro, gire el cilindro hasta hacer que las dos líneas coincidan. ƒ Cuando la longitud de medición exceda 300 mm, ajuste la línea cero con el micrómetro en la misma posición en la que estará cuando se este midiendo.

7. Siempre use el trinquete o el tambor de fricción cuando mida.

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8. Cuando monte el micrómetro sobre un soporte, asegúrese de que el cuerpo del micrómetro este sujeto al centro y que la sujeción no haya sido muy fuerte.

9. Después de usar un micrómetro limpie la grasa y las huellas digitales que tenga, con un trapo suave y seco.

10. Cuando se almacene el micrómetro por largos periodos o necesite lubricación, use un trapo humedecido con liquido que prevenga la oxidación para embarrar ligeramente cada sección (excepto la sección de carburo de tungsteno) del micrómetro. Asegúrese de que el aceite este repartido uniformemente sobre las diferentes partes.

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Medidor de altura. El medidor de altura es un dispositivo para medir la altura de piezas o la diferencia de altura entre planos a diferentes niveles; también es utilizado como herramienta de trazo. El medidor de altura, creado por la combinación de una escala principal con una escala Vernier para realizar mediciones rápidas y exactas, cuenta con un solo palpador (trazador) y la superficie sobre la cual descansa (generalmente una mesa de granito), actúa como plano de referencia para realizar las mediciones. En la actualidad los medidores de altura se clasifican en los siguientes 4 tipos, según su sistema de lectura: ƒ ƒ ƒ ƒ

Con Vernier. Con carátula. Con carátula y contador. Electrodigital.

Precaución al momento de usar medidores de altura. 1. Seleccione el medidor de altura que mejor se ajuste a su aplicación. Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación altura, son apropiadas para la aplicación deseada. 2. No aplique fuerza excesiva al medidor de altura. No lo deje caer ni lo golpe. 3. Tenga cuidado de no dañar la punta para trazar. 4. Elimine cualquier suciedad o polvo antes de usar su medidor de altura. Limpie todas las superficies deslizantes, la cara inferior de la base y la cara de medición del trazador. 5. Verifique el movimiento del cursor. No debe sentirse suelto o tener juego. Corrija cualquier problema que encuentre, ajustando el tornillo de presión y el de fijación.

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6. Elimine cualquier polvo que haya en la superficie de la base y en la pieza de trabajo y déjelos (junto al medidor de altura) un periodo lo suficientemente largo para estabilizar la temperatura ambiente. 7. La distancia desde la columna de referencia a la punta trazadora o la punta de contacto del indicador de carátula tipo palanca debe ser tan corta como sea posible. 8. Ajuste la línea cero de la escala tomando como referencia la superficie de apoyo. 9. Evite errores de paralaje leyendo la escala directamente desde el frente. Posiciones el lente de observación donde el centro del mismo (posición mas gruesa), este alineado con las líneas que coinciden y al nivel del eje del observador. 10. Durante al ajuste fino, tenga cuidado de no permitir que la base se levante. 11. Después de usarlo, limpie con un trapo suave y seco cualquier suciedad o huella digital que haya en el medidor de altura. 12. Cuando se almacena el medidor de altura por largos periodos o cuando necesita aceite. Use un trapo empapado en aceite anticorrosivo y cubra cada sección, excepto las partes de carburo de Tungsteno. Asegúrese de que el aceite se distribuya uniformemente sobre las superficies.

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Medidor de altura escala.

Medidor de altura de carátula.

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Micrómetro de interiores tipo tres puntos de contacto. Los micrómetros interiores antes descritos miden diámetros interiores con solo dos puntos de contacto. Este método, sin embargo requiere una considerable experiencia porque el micrómetro debe estar exactamente alineado con la línea diametral del agujero que esté siendo medido. El uso de micrómetro de interiores de tipo tres puntos de contacto es mas simple debido a que se alinea a si mismo con el eje del agujero a través de los tres puntos (topes) de contacto los cuales están igualmente espaciados. Esto permite realizar mediciones exactas fácilmente, sin que sea necesari8a una habilidad especial. Cuando el husillo es desplazado hacia delante, en dirección axial, la esfera contacta del husillo empuja al cono hacia delante conforme este avanza, su superficie cónica empuja las tres puntas del contacto hacia fuera, en dirección radial. La medición se lee en el cilindro y el tambor cuando las puntas de contacto tocan la superficie interior del agujero con una fuerza de medición especifica. Para medir un diámetro en una posición dentro del agujero, una barra de extensión puede montarse entre la cabeza de medición y la cabeza micrométrica.

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Micrómetro de profundidades Los micrómetros de profundidades son útiles para medir las profundidades de agujeros, ranuras y escalonamientos. Los micrómetros de profundidades se clasifican como sigue: 1. Tipo varilla simple 2. Tipo varilla intercambiable 3. Tipo varilla seccionada. De estos tres tipos, el de varilla intercambiable es el que más se usa. Precauciones de uso 1. La superficie de referencia de la base tiende a acumular polvo y rebabas. Siempre mantenga 1 impía la superficie para asegurar mediciones exactas. 2. Aunque fuerza suficiente a la base cuando realice mediciones. Si la fuerza es insuficiente, la base puede levantarse debido a la fuerza de medición aplicada al husillo, lo cual provocará errores de medición. 3. Cuando utilice una varilla larga, la aplicación de una fuerza excesiva de medición puede flexionarla. También sea cuidadoso de la temperatura ambiente, dado que la expansión térmica será significativa para varillas largas. 4. Verifique el punto cero cada vez que cambie la varilla.

Componentes del micrómetro de profundidad 1. Trinquete 41

2. Tapa del tambor 3. Dos turcas soporte la longitud total del husillo es precalibrada y fijada mediante estas tuercas de ajuste. 4. Tambor

Los números están en orden inverso al de los micrómetros de exteriores. 5. Cilindro Los números empiezan de arriba y van hacia la base. 6. Base. 7. Varilla intercambiable. Micrómetro de profundidad.

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A. Trinquete. B. Tapa de tambor. C. Dos tuercas soporte, la longitud total del husillo es precalibrada y fijada mediante estas tuercas de ajuste. D. Tambor, los números están en orden inverso al de los micrómetros de exteriores. E. Cilindro, los números empiezan de arriba y van hacia la base. F. Base. G. Varilla intercambiable.

Micrómetro para ranuras interiores. Como puede verse en el dibujo, este micrómetro es útil para medir anchos y posiciones de ranuras internas (por ejemplo, ranuras para O-Ring (sellos empaques, en un equipo hidráulico).

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Medidores de agujeros con indicador de carátula (Bore Gage). La medición de agujeros es una de las aplicaciones usuales del indicador de carátula. Un medidor de agujeros con indicador de carátula (lo sucesivo medidor de agujeros) es muy fácil de manejar y es útil para medir agujeros de una misma dimensión especifico. Algunas mediciones de agujeros pueden medir diámetros por agujeros profundos con la ayuda de una barra de extensión. El medidor de agujeros con indicador de carátula es un instrumento en el cual el desplazamiento de una punta se transmite mecánicamente, en dirección perpendicular a su desplazamiento, a un indicador de carátula integrado donde es posible leerlo. El rango efectivo de medición en el rango operativo de la punta dentro del cual se garantiza el desempeño del medidor de agujeros. En general, es el rango cuyo origen es la posición en el cual la punta esta presionada. La medición de agujeros es una de las aplicaciones más usuales para los indicadores, estos van montados en una base apropiada, y el trabajo que realiza es muy parecido al de un micrómetro de interiores de tipo tripie, solo que, el grado de exactitud es mucho mayor; como en el caso de los calibradores de barra, se eliminan muchos de los inconvenientes que afectan a los micrómetros. Es posible medir agujeros profundos con la ayuda de una barra de extensión y al mismo tiempo variar las medidas a checar con el uso de varillas intercambiables o puntas de contacto de diferentes medidas. Existen cuatro tipos de medidores de agujeros: ƒ Tipo cono de conversión: con palpador esférico (en juegos de diferentes medidas). ƒ Tipo tripie para agujeros grandes: con varillas intercambiables y rondanas. 44

ƒ Tipo leva para agujeros pequeños: con varillas intercambiables y rondanas. ƒ Con cabeza micrométrica: reemplaza el uso de varillas intercambiables por el de una cabeza de micrómetro.

Tipo cono o de bola. Este modelo tiene un rango efectivo de medición dentro del cual la exactitud esta garantizada y varia dentro de cada rango de medición. Para cambiar los rangos de medición se tiene que cambiar la punta de contacto. Tipo leva o tripie. Es preciso seleccionar una varilla y una serie de arandelas (rondanas) para fijar el rango dentro del cual se va a trabajar, al colocar la combinación de varillas o extensiones y las arandelas, la punta queda 0.7 mm mayor de la dimensión deseada, este exceso en la medida nos sirve p