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1. TEMA:................................................................................................................................32. OBJETIVOS:......................................................................................................................3
2.1 General:...................................................................................................................32.2 Objetivos Específicos..........................................................................................3
3. MARCO TEÓRICO:.........................................................................................................33.1 Definición De Términos......................................................................................33.2 Gramil de alturas graduado.............................................................................6
Figura 1. Gramil de alturas con Vernier...............................................................73.3 Precauciones de uso del gramil:.....................................................................7
4. EQUIPOS:............................................................................................................................84.1 Equipos:...................................................................................................................8
Tabla N.1.- Equipos utilizados...........................................................................................84.2 Instrumentos:.........................................................................................................8
Tabla N.2.- Instrumentos utilizados...................................................................................84.3 Materiales:..............................................................................................................9
Tabla N.3.- Materiales necesarios.......................................................................................95. PROCEDIMIENTO:..........................................................................................................9
5.1 Identificación de las partes del gramil de alturas graduado:............10Figura 2.- Gramil graduado y sus partes (Vista frontal)...................................................10Figura 3.- Gramil graduado y sus partes (Vista lateral)..............................11
5.2 Inspección Física:...............................................................................................12Tabla N.4.- Inspección Física...........................................................................................12
5.3 Inspección Técnica:...........................................................................................13Tabla N.5.- Inspección Técnica........................................................................................13
5.4 Inspección Metrológica:...................................................................................13Tabla N.6 Medidas base en in..........................................................................................14Tabla N.7.- Patrones de la caja de marca SPI con N. de serie 30 - 130 - 9...........14Tabla N.8.- Patrones alternos utilizados...........................................................................14Tabla N.9.- Selección de patrones....................................................................................15Figura 4. Detalle de la nota 1................................................................................16Figura 5. Esquema de torres de patrones sobre mesa de grafito...........16Figura 6. Esquema de posición gramil – patrones............................................................17Tabla N.10.- Tabla de datos elaborada por Ricardo Acosta.............................................18Tabla N.11.- Tabla de datos elaborada por Esteban Flores..............................................18
6. RESULTADOS:..............................................................................................................19Grafico 1. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (in)...........................................19Elaborado por: Ricardo Acosta.........................................................................................19Grafico 2. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (mm)........................................20Elaborado por: Ricardo Acosta.........................................................................................20Grafico 3. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (in)...........................................20Elaborado por: Esteban Flores..........................................................................................20Grafico 4. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (in)...........................................21Elaborado por: Esteban Flores..........................................................................................21Grafico 5. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (in)...............................21Elaborado por: Ricardo Acosta.........................................................................................21Grafico 6. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (mm)............................22Elaborado por: Ricardo Acosta.........................................................................................22Grafico 7. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (in)...............................22Elaborado por: Esteban Flores..........................................................................................22Grafico 8. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (mm)............................23Elaborado por: Esteban Flores..........................................................................................23
6.1 Análisis De Resultados.........................................................................................23
1
6.1.1 Cálculo De La Precisión Del Instrumento.................................................236.1.2 Calculo De La Exactitud Del Instrumento................................................24
Tabla N.12.- Tabla de datos elaborada por Ricardo Acosta.............................................24Tabla N.13.- Tabla de datos elaborada por Esteban Flores..............................................24
7. CONCLUSIONES:.........................................................................................................268. RECOMENDACIONES:................................................................................................269. REFERENCIAS:.............................................................................................................28
9.1 Bibliografía:...........................................................................................................289.2 Talentos Especializados:..................................................................................28
10. ANEXOS:....................................................................................................................28Foto 1.- Termómetro ambiental........................................................................................28Foto 2.- Gramil graduado rayador (Vista frontal).............................................................29Foto 4.- Gramil graduado (Vista posterior)......................................................................30Foto 5.- Acercamiento del vernier (Vista frontal)............................................................30Foto 6.- Acercamiento del vernier (Vista lateral).............................................................31Foto 7.- Detalle de deformación mesa de grafito..............................................................31Foto 8.- Mesa de grafito (Vista panorámica)...................................................................31Foto 9.- Pie de rey digital..................................................................................................32Foto 10.- Caja de 36 patrones de altura............................................................................32Foto 11.- Patrones de altura en V......................................................................................32
11. Agradecimientos:...................................................¡Error! Marcador no definido.12. Certificación de los autores:..............................................................................33
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1. TEMA:
“Verificación física, técnica y metrológica del gramil graduado rayador Kanon de No. de serie 005022”.
2. OBJETIVOS:
2.1 General:
Determinar la precisión y exactitud del gramil graduado para saber la confiabilidad del instrumento y tener un rango de certeza de los valores obtenidos al momento de efectuar la medición.
2.2 Objetivos Específicos:
Conocer el proceso para determinar la precisión y exactitud de un instrumento y reconocer como estas afectan a las mediciones para así manejarlas adecuadamente. Conocer de mejor forma la manera de manejar el gramil de alturas graduado y los cuidados que se deben tener en su utilización para evitar daños al instrumento y pérdidas económicas. Aprender a utilizar los patrones disponibles en los procesos de cálculos de errores de los instrumentos; en este caso, el gramil graduado de alturas para tener la habilidad de hacerlo con otros instrumentos semejantes.
3. MARCO TEÓRICO:
3.1 Definición De Términos
Metrología.
La metrología está conformada por una serie de operaciones de mediciones destinadas a obtener las dimensiones y realizar el trazado para la elaboración de piezas o elementos empleando el trabajo manual o mecánico y efectuar la verificación y control de sus medidas según exigencias del proyecto.Para ello se utiliza una serie de instrumentos o herramientas de medición y una metodología adecuada a las necesidades.
Errores.
Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza,
3
con el mismo instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetibilidad); si las mediciones las hacen diferentes personas con distintos instrumentos o métodos o en ambientes diferentes, entonces las variaciones en las lecturas son mayores (reproducibilidad). Esta variación puede ser relativamente grande o pequeña, pero siempre existirá.
En sentido estricto, es imposible hacer una medición totalmente exacta, por lo tanto, siempre se enfrentarán errores al hacer las mediciones. Los errores pueden ser despreciables o significativos, dependiendo, entre otras circunstancias de la aplicación que se le dé a la medición.
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. Por producirse al azar es posible disminuirlos, según la teoría de errores de Gauss, mediante la aplicación de la teoría de las probabilidades. Para ello se hacen n mediciones, m1, m2, m3 , mn resultando el valor más probable:
n
mm i
Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones
La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos, por lo tanto es un factor importante que debe considerarse para elegir adecuadamente el instrumento de medición para cualquier aplicación particular.
Error 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, por ejemplo: deformaciones de sus partes, juego entre sus ensambles, falta de paralelismo o planitud entre las caras de medición, etc. Estos errores pueden originar, a su vez, decisiones equivocadas; por tanto, es necesario someter a cualquier instrumento de medición a una inspección de sus características. Estas inspecciones deberán repetirse periódicamente durante la vida útil del instrumento.
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Error por condiciones ambientales
Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas.
Humedad
Debido a los óxidos que se pueden formar por humedad excesiva en las caras de medición del instrumento o en otras partes o a las expansiones por absorción de humedad en algunos materiales, etc, se establece como norma una humedad relativa de 55% +/-10%.
PolvoLos errores debidos a polvo o mugre se observan con mayor frecuencia de lo esperado, algunas veces alcanzan el orden de 3 micrómetros. Para obtener medidas exactas se recomienda usar filtros para el aire que limiten la cantidad y el tamaño de las partículas de polvo ambiental.
Temperatura
En mayor o menor grado, todos los materiales que componen tanto las piezas por medir como los instrumentos de medición, están sujetos a variaciones longitudinales debido a cambios de temperatura. En algunos casos ocurren errores significativos.Para minimizar estos errores se estableció internacionalmente, desde 1932, como norma una temperatura de 20°C para efectuar las mediciones. También es buena práctica dejar que durante un tiempo se estabilice la temperatura tanto de la pieza por medir como del instrumento de medición. El lapso depende de la diferencia de temperatura del lugar en que estaba la pieza y la sala de medición, así como del material y tamaño de la pieza.En general, al aumentar la temperatura crecen las dimensiones de las piezas y cuando disminuye la temperatura las dimensiones de las piezas se reducen.
Exactitud.
En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina exactitud a la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real. 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), 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).
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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 visualmente si el tamaño de la menor división lo permitiera, cual es la medida más aproximada a la real.Precisión.
En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina precisión a la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo y no debe confundirse con exactitud.
Es un parámetro relevante, especialmente en la investigación de fenómenos físicos, ámbito en el cual los resultados se expresan como un número más una indicación del error máximo estimado para la magnitud. Es decir, se indica una zona dentro de la cual está comprendido el verdadero valor de la magnitud.
La precisión es normalmente caracterizada en términos de desviación estándar de las medidas.
Exactitud y precisión no son equivalentes. Exactitud es capacidad para acercarse a la magnitud real y Precisión es la capacidad de realizar medidas similares. Exactitud implica precisión, pero no al contrario.
La precisión no puede identificarse en medidas de diferentes magnitudes, en cambio, la exactitud sí lo puede. Idealmente un instrumento es exacto y preciso con medidas todas cercanas entre sí y a la vez, cercanas al valor deseado.
3.2 Gramil de alturas graduado.
El medidor de altura o gramil es un dispositivo para medir la altura de piezas o las diferencias de altura entre planos a diferentes niveles; también es utilizado como herramienta de trazo. El medidor de altura, creado por medio de la combinación de una escala principal con una 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 cuatro tipos, según su sistema de lectura.
Con vernierCon carátulaCon carátula y contadorElectro digital
Para este caso utilizaremos el gramil de alturas que usaremos será el de vernier.
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Figura 1. Gramil de alturas con Vernier
3.3 Precauciones de uso del gramil:
No aplicar fuerza excesiva al medidor de altura y evitar caídas y golpes.
Tener cuidado de no dañar la punta para trazar. Limpiar las superficies deslizantes, la cara inferior de la base y la
cara de medición del trazador. Verificar el movimiento del vernier, no debe sentirse suelto o tener
juego. Corregir cualquier problema ajustando los tornillos del mismo. Eliminar cualquier polvo que haya en la superficie de la base y en la
pieza medida, dejarlos, junto al gramil, un período suficiente de tiempo para estabilizar la temperatura ambiente.
Ajustar la línea cero de la escala, tomando como referencia la superficie de apoyo (enceramiento).
Evitar errores de paralaje, posicionando el lente de observación donde el centro del mismo (porción más gruesa) esté alineado con las líneas que coinciden y al nivel del eje del observador.
Durante el ajuste fino, tener cuidado de no permitir que la base se levante.
Después de usarlo, limpiar, con un trapo suave y seco, cualquier suciedad o huella digital que haya en el medidor de altura.
Cuando se almacene el gramil por largos períodos o cuando necesita aceite, se debe usar un trapo empapado en aceite anticorrosivo y cubrir cada sección excepto la punta rayadora, la cual está hecha de carburo de tungsteno.
No exponer el gramil a la luz solar directa. Se debe guardar el gramil en un ambiente ventilado, de baja
humedad y libre de polvo. No colocarlo en el piso. Al guardar el gramil graduado, se debe hacerlo con el trazador
desmontado. Si el trazador debe permanecer en el gramil, se debe posicionarlo a una altura de 2 - 20 mm. desde la base.
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4. EQUIPOS:
4.1 Equipos:
ORD. DENOMINACION MARCA No de SERIE
PROCEDENCIA
ALCANCE APRECIACION
SENSIBILIDAD
CANTIDAD Unidades
OBSERVACIONES
1 Patrones de Altura
SPI 30 - 130 - 9
Suiza N/A N/A N/A 1 juego de 36 pzs
inchFalta el patrón de
0,05in. Hay 2 patrones de 1in
2Bloques de
precisión en V FOWLER PPS C USA N/A N/A N/A 5 mm
Varias caras de algunos de
estos están despostilladas
3 Mesa de grafito N/A N/A N/A N/A N/A N/A 1 N/A
Tiene una esquina deformada, pero en general el resto esta bien. Ver foto N.- en
anexos
4 Cámara de fotos digital
NIKON 3812133 Japón S/R S/R N/A 1 N/A Resolución de 2,0 Mega píxeles
Tabla N.1.- Equipos utilizados
* N/A: No aplicable** S/R: Sin referencia.
4.2 Instrumentos:
ORD. DENOMINACION MARCA No de SERIE
PROCEDENCIA
ALCANCE APRECIACION
SENSIBILIDAD
CANTIDAD Unidades
OBSERVACIONES
1 Gramil graduado KANON 005022 Japón300mm
12in0,02mm
0,001in 49 1mmin
2 Pie de rey digital MAUSER L/10 21712
Alemán301,09m
m 11,8530in
0,01mm 0,0005in
49 1 mmin
Manejar los botones para la manipulación
como cambio de unidades, etc
Tabla N.2.- Instrumentos utilizados
8
4.3 Materiales:
ORD.
DENOMINACION CANT. Observaciones
1 Guantes sin pelusa 2 pares2 Mandil 23 Calculadora 24 Lápiz/lapicero 25 Borrador 26 Franela 27 Aceite 18 Hojas de apunte s/n Las necesarias en el proceso9 Regla 1
10 Carpeta 1
11 Auto CAD 2005 español
n/a Para gráficos
12 Computador 213 Microsoft Excel n/a14 Microsoft Word n/a15 pilas AA 2 Para cámara16 Nikon View n/a Software para cámara digital17 Cable de datos USB 1 Compatible con la cámara
Tabla N.3.- Materiales necesarios
* N/A: No aplicable ** S/R: Sin referencia.
5. PROCEDIMIENTO:
Los pasos a realizar para lograr el objetivo mencionado en el inicio del presente trabajo, son los siguientes:
1. Identificación de las partes del gramil de alturas graduado.2. Inspección Física.3. Inspección Técnica.4. Inspección Metrológica.
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5.1 Identificación de las partes del gramil de alturas graduado:
Figura 2.- Gramil graduado y sus partes (Vista frontal)
1. Tornillos2. Eje de lupa3. Escala en milímetros del
vernier4. Barra soporte5. Trazador6. Punta rayadora7. Sujetador del trazador8. Escala en milímetros de la
regla principal móvil9. Base10. Escala en pulgadas de
la regla principal móvil
11. Lupa12. Escala en pulgadas del
vernier13. Tornillo de fijación del
vernier14. Vernier15. Tornillo de fijación de
ajuste fino del vernier16. Dispositivo de ajuste
fino17. Regla principal móvil18. Tuerca de fijación19. Columna
10
Figura 3.- Gramil graduado y sus partes (Vista lateral)
20. Tuerca de ajuste21. Tuerca de ajuste fino22. Perno fijo23. Tornillo de ajuste24. Perno avance fino.
11
5.2 Inspección Física:
La inspección física consiste en observar y calificar el estado material de los elementos que conforman el instrumento en análisis. Seguimos para esto, los siguientes puntos:
Ordenamiento y limpieza del lugar de trabajo. Aprovechando el conocimiento obtenido en el ítem 5.1 sobre las
partes del gramil; debimos regirnos por las precauciones básicas en el manejo y cuidado del instrumento.
Limpieza del instrumento. Establecimos un método de calificación visual apropiado del 1 al 5;
recibiendo 1, el elemento en las peores condiciones; y 5, todo elemento en excelentes condiciones.
Realizamos una inspección visual de cada una de las partes antes señaladas.
Evaluamos su estado con la relación numérica antes indicada. Elaboramos una tabla de la evaluación realizada. (Ver Tabla N.4)
INSPECCION FISICA
Pto. a observar DESCRIPCIÓN
EVALUACION
OBSERVACIONES1 2 3 4 51 Tornillos X Presenta oxidación2 Eje de lupa X 3 Escala en milímetros del vernier X 4 Barra soporte X Despostillada5 Trazador X Rayaduras6 Punta rayadora X 7 Sujetador del trazador X Golpes, rayaduras, desgaste8 Escala en milímetros de la regla principal móvil X
9 Base X Desgastada, despostillada, golpes
10 Escala en pulgadas de la regla principal móvil X 11 Lupa X Presenta pequeñas rayaduras 12 Escala en pulgadas del vernier X 13 Tornillo de fijación del vernier X 14 Vernier X 15 Tornillo de fijación de ajuste fino del vernier X 16 Dispositivo de ajuste fino X 17 Regla principal móvil X 18 Tuerca de fijación X 19 Columna X Rayaduras20 Tuerca de ajuste X 21 Tuerca de ajuste fino X 22 Perno fijo X 23 Tornillo de ajuste X Presenta un poco de oxidación24 Perno guiado X
Tabla N.4.- Inspección Física
1- Elemento en peores condiciones 5- Elemento en excelente estado
12
5.3 Inspección Técnica:
La inspección técnica consiste en observar y calificar el estado mecánico de los elementos que tienen movimiento en el instrumento en análisis. Seguimos para esto, los siguientes puntos:
Ordenamiento y limpieza del lugar de trabajo. Al igual que en la inspección física, aprovechando el conocimiento
obtenido en el ítem 5.1 sobre las partes del gramil; debimos regirnos por las precauciones básicas en el manejo y cuidado del instrumento.
Limpieza del instrumento. Usamos la misma escala de evaluación utilizada en la inspección
física. Realizamos una inspección visual y de manipulación de cada una de
las partes móviles. Evaluamos su estado con la relación numérica antes indicada. Elaboramos una tabla de la evaluación realizada. (Ver Tabla N.5)
INSPECCION TECNICA
Pto. a observar DESCRIPCIÓN
EVALUACION
OBSERVACIONES1 2 3 4 5
11 Lupa X Presenta dificultades para subir
13 Tornillo de fijación del vernier X 14 Vernier X 15 Tornillo de fijación de ajuste fino del vernier X 16 Dispositivo de ajuste fino X 17 Regla principal móvil X 18 Tuerca de fijación X 20 Tuerca de ajuste X 21 Tuerca de ajuste fino X
Tabla N.5.- Inspección Técnica
1- Elemento en peores condiciones 5- Elemento en excelente estado
5.4 Inspección Metrológica:
Este es el punto más importante de todo el proceso; ya que la confiabilidad y veracidad de los valores obtenidos serán resultado de una selección del método y un correcto proceso.
La inspección metrológica consiste en tomar medidas con el gramil a patrones cuyas medidas se consideran verdaderas y son irrefutables. Al hacer esto, tendremos la facilidad de encontrar el error comparando las medidas reales (patrones) con las arrojadas por el gramil al momento de medir.
Determinamos el alcance máximo del instrumento en pulgadas y lo dividimos para ocho, obteniendo así siete medidas a ser verificadas.
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Es decir, la medida inicial será de 1.5 in y las siguiente serán el resultado de añadir 1.5 a la medida que le precede. Así, tendremos las siguientes medidas:
1.53
4.56
7.59
10.5
Tabla N.6 Medidas base en in
Con la caja de patrones que contamos debemos lograr formar todas las medidas calculadas en el paso anterior; colocándolas en torres separadas. Para esto, contamos con una caja de patrones que tiene la siguiente distribución:
ORD
MEDIDA (IN)INCREMENTO
SCANT.
1 1/16 n/a 12 1/8 n/a 13 0.101-0.109 0.010 144 0.060 - 0.190 0.001 95 0.200 - 0.900 0.100 86 1 n/a 2
Tabla N.7.- Patrones de la caja de marca SPI con N. de serie 30 - 130 - 9
*n/a: no aplicable
Al analizar el alcance total de todos los patrones de la caja, pudimos observar que no son suficientes para armas las torres con todas las medidas. Por esto, fue necesario recurrir a otros patrones disponibles en el laboratorio, a los cuales hemos medido ya que no son patrones de alturas; sino de diámetros. Por consiguiente, hemos realizado el proceso correspondiente para obtener la medida de su altura; sacando un promedio de varias mediciones efectuadas con el pie de rey digital. Éste es el instrumento adecuado para este tipo de situaciones; ya que su apreciación es de 0,0005 in. y la del gramil es apenas de 0.001 in. Estos patrones son:
Patrón No
Medida Xi PromedioXi
Medida Corregida1 2 3 4 5
11.619
01.620
01.620
01.619
51.620
01.6197 1.620
2 1.773 1.775 1.772 1.7731.772
51.7731 1.773
32.713
02.714
52.713
52.714
02.714
02.7138 2.714
4 2.749 2.750 2.750 2.750 2.750 2.7500 2.750
14
5 5 0 0
54.907
54.907
04.906
54.907
04.907
04.9070 4.907
Tabla N.8.- Patrones alternos utilizados
Con la disponibilidad de estos patrones, se hizo la siguiente distribución con el fin de lograr las medidas anotadas en la tabla N. 6.
Medida PatrónPi (in)
Patrones seleccionados
1.500 0.800+0.7003.000 1.773+1.000+0.120+0.1074.500 2.750+1.000+0.500+0.190+0.0606.000 2.714+1.620+0.900+0.400+0.160+0.106+0.100
7.5004.907+0.600+0.300+0.180+0.170+0.150+0.140+0.130+1/8+0.109+0.108+0.105+0.103+0.102+0.101+0.080+0.090
9.000 7.500+1.50010.500 4.500+6.000
Tabla N.9.- Selección de patrones
Como se puede observar, aún ocupando los cinco patrones extras con los que se cuenta; no nos fue posible lograr formar las torres con las dos últimas medidas, por lo que formamos estas con la suma de las torres menores como se indica en la Tabla 9.
Antes de comenzar a realizar las medidas de los patrones, siempre se debe efectuar el enceramiento del gramil de alturas graduado, con el fin de evitar errores. Para esto, se debe seguir el siguiente método:
Se afloja levemente los tornillos de fijación del vernier (13 y 15 en el gráfico 2) y se desplaza el nonio hasta casi topar la superficie de la mesa de grafito.
Se ajustan dichos tornillos del vernier. Se afloja la tuerca de ajuste de la regla móvil principal (20 en
el gráfico 3)y se la recorre hacia abajo hasta coincidir el cero de la escala de la regla principal (17) con el cero de la escala del vernier.
Se ajusta la tuerca de la regla móvil. Se afloja el tornillo de fijación del vernier (13) y se utiliza la
tuerca de ajuste fino del vernier (21) para deslizar el vernier hasta topar la superficie de la mesa de grafito.
Se ajusta la tuerca. Se utiliza la tuerca de fijación (18) de avance fino de la regla
móvil para mover lentamente la regla hasta hacer coincidir otra vez los ceros de las escalas con el fin de lograr mayor precisión en el enceramiento.
Se gira la tuerca de ajuste (20) de la regla para detener su movimiento.
NOTA 1: en nuestro caso, no fue posible encerar las dos escalas de la regla móvil (pulgadas y milímetros) debido a una falla propia del gramil. Por esto, se enceró el
15
instrumento teniendo como base la escala en pulgadas; debido a que se tiene los patrones con medidas dadas en pulgadas (figura 4).
Figura 4. Detalle de la nota 1.
Se debió formar las torres de las primeras cinco medidas con los patrones indicados y se las colocó sobre la mesa de grafito formando una fila (figura 3).
Figura 5. Esquema de torres de patrones sobre mesa de grafito
Antes de empezar el proceso de medida se debe tomar como datos el valor de la temperatura y el porcentaje de humedad. En nuestro caso, estos valores son:
Temperatura: 21º C % Humedad:47 %
El proceso de medida consiste en medir desde la torre mas pequeña y continuando hacia las torres de alturas mayores; para ello ubicamos el gramil frente a la torre y haremos que la superficie inferior de la punta rayadora toque la torre de patrones como se muestra en la figura 4. Una vez tomada la medida de la torre de patrones de 7.500 formaremos las dos siguientes como se ha
16
indicado en la tabla 9 y se procederá también a tomar las medidas de estas.
Figura 6. Esquema de posición gramil – patrones
Se repitió el mismo proceso anterior cinco veces; recorriendo todas la fila de torres tomando sus medidas y volviendo luego a la torre más pequeña para volver a empezar el proceso antes mencionado.
El proceso de medición fue realizado individualmente por cada unos de los miembros del grupo que elaboró este informe. Al medir las alturas de las torres, se debe tomar los valores tanto en pulgadas como en milímetros.
Realizando las medidas con el proceso señalado se obtuvieron las siguientes medidas. (siguiente página)
17
Medida
N.
Medida
Patrón
Pi (in)
Medida
PatrónPi
(mm)
Medida del instrumento Xi (in)Promedi
oXi (in)
Error Absolut
oXi-Pi
Error Porcentu
al(%)
Medida del instrumento Xi (mm)
Promedio
Xi (mm)
Error Absolut
oXi-Pi
Error Porcentu
al(%)1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
1 1.500 38.10 1.500 1.500 1.500 1.500 1.500 1.500 0.00000 0.00000 38.32 38.32 38.32 38.32 38.32 38.32 0.22000 0.57743
2 3.000 76.20 3.002 3.001 3.002 3.001 3.002 3.002 0.00160 0.05333 76.42 76.42 76.40 76.42 76.40 76.41 0.21200 0.27822
3 4.500 114.30 4.501 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 0.00020 0.00444114.5
2114.5
2114.5
0114.5
2114.5
0 114.51 0.21200 0.18548
4 6.000 152.40 6.001 6.001 6.002 6.001 6.002 6.001 0.00140 0.02333152.6
4152.6
0152.6
0152.6
0152.6
4 152.62 0.21600 0.14173
5 7.500 190.50 7.503 7.503 7.504 7.503 7.504 7.503 0.00340 0.04533190.8
0190.8
0190.7
8190.8
0190.8
0 190.80 0.29600 0.15538
6 9.000 228.60 9.004 9.004 9.002 9.004 9.003 9.003 0.00340 0.03778228.9
4228.9
4228.9
2228.9
4228.9
2 228.93 0.33200 0.14523
7 10.500 266.7010.50
210.50
110.50
110.50
110.50
2 10.501 0.00140 0.01333266.9
6266.9
4266.9
4266.9
4266.9
6 266.95 0.24800 0.09299
Tabla N.10.- Tabla de datos elaborada por Ricardo Acosta
Medida N.
Medida
PatrónPi
Medida PatrónPi (mm)
Medida del instrumento Xi (in)Promedi
oXi (in)
Error Absolut
oXi-Pi
Error Porcentua
l(%)
Medida del instrumento Xi (mm)
Promedio
Xi (mm)
Error Absolut
oXi-Pi
Error Porcentu
al(%)1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
1 1.500 38.10 1.500 1.500 1.500 1.500 1.500 1.500 0.00000 0.00000 38.34 38.34 38.34 38.34 38.34 38.34 0.24 0.62992
2 3.000 76.20 3.002 3.001 3.001 3.001 3.002 3.001 0.00140 0.04667 76.46 76.44 76.48 76.42 76.44 76.45 0.248 0.32546
3 4.500 114.30 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 0.00000 0.00000114.5
2114.5
2114.5
4114.5
4114.5
2 114.53 0.228 0.19948
4 6.000 152.40 6.001 6.001 6.001 6.002 6.001 6.001 0.00120 0.02000152.6
6152.6
4152.6
6152.6
6152.6
6 152.66 0.256 0.16798
5 7.500 190.50 7.503 7.504 7.504 7.504 7.503 7.504 0.00360 0.04800190.8
2190.8
0190.8
0190.8
2190.8
0 190.81 0.308 0.16168
6 9.000 228.60 9.004 9.004 9.004 9.004 9.004 9.004 0.00400 0.04444228.9
4228.9
4228.9
6228.9
4228.9
6 228.95 0.348 0.15223
7 10.500 266.7010.50
110.50
010.50
110.50
010.50
1 10.501 0.00060 0.00571266.9
6266.9
4266.9
4266.9
6266.9
4 266.95 0.248 0.09299
Tabla N.11.- Tabla de datos elaborada por Esteban Flores
Después de terminar de tomar todas las medidas, estando seguros de que se ha evitado cometer errores de gran magnitud; se debe proceder a limpiar cada uno de los equipos utilizados en este proceso.
Se termina ordenando el equipo y verificando que no se haya dejado nada fuera de sitio o en condiciones inapropiadas.
6. RESULTADOS:
Con las tablas antes mostradas (tabla 10 y 11) se pueden obtener las gráficas siguientes, que nos dan una idea del comportamiento del instrumento a lo largo del proceso de medición. Las gráficas que se muestran son tanto para la escala en milímetros como en pulgadas.
Error Absoluto vs Medidas patrón(in)
0.0016
0.0002
0.0014 0.0014
0.0000
0.0034 0.0034
0.00000.00050.00100.00150.00200.00250.00300.00350.0040
0 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12
Medidas patrón
Err
or
abso
luto
Xi-
Pi
Grafico 1. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (in)
Elaborado por: Ricardo Acosta
Desviación de medidas vs Medida patrón (mm)
0.216
0.2960.332
0.248
0.212
0.220
0.212
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.0 38.1 76.2 114.3 152.4 190.5 228.6 266.7 304.8
Medidas patrón
Err
or
ab
so
luto
X
i-P
i
Grafico 2. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (mm)
Elaborado por: Ricardo Acosta
Grafico 3. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (in)
Elaborado por: Esteban Flores
Grafico 4. Gráfica de error absoluto vs. Medidas patrón (in)
Elaborado por: Esteban Flores
Graficas de Medidas del instrumento vs Medidas patrón
Medidas instrumento vs Medidas Patrón (pulgadas)
1.5003.002
4.5006.001
7.5039.003
10.501
1.5003.0004.5006.0007.5009.000
10.50012.000
1.500 3.000 4.500 6.000 7.500 9.000 10.500 12.000
Medidas Patrón
Med
idas
inst
rum
ento
Grafico 5. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (in)
Elaborado por: Ricardo Acosta
Error Absoluto vs Medidas patrón (mm)
0.248
0.3480.308
0.2560.228
0.248
0.240
0.000
0.050
0.100
0.1500.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.0 38.1 76.2 114.3 152.4 190.5 228.6 266.7 304.8
Medida patrón
Err
or
ab
so
luto
Xi-
Pi
Medidas instrumento vs Medidas Patrón (mm)
38.32
76.41
114.51
152.62
190.80
228.93
266.95
38.1
76.2
114.3
152.4
190.5
228.6
266.7
304.8
38.10 76.20 114.30 152.40 190.50 228.60 266.70 304.80
Medidas Patrón
Med
idas
inst
rum
ento
Grafico 6. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (mm)
Elaborado por: Ricardo Acosta
Medidas instrumento vs Medidas Patrón (pulgadas)
1.500
3.001
4.500
6.001
7.504
9.004
10.501
1.5003.000
4.5006.000
7.5009.000
10.50012.000
1.500 3.000 4.500 6.000 7.500 9.000 10.500 12.000
Medidas Patrón
Med
idas
Inst
rum
ento
Grafico 7. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (in)
Elaborado por: Esteban Flores
Medidas instrumento vs Medidas Patrón (mm)
38.34
76.45
114.53152.66
190.81
228.95266.95
38.1076.20
114.30152.40190.50228.60266.70304.80
38.10 76.20 114.30 152.40 190.50 228.60 266.70 304.80
Medidas Patrón
Med
idas
Inst
rum
ento
Grafico 8. Gráfica de Medidas instrumento vs. Medidas patrón (mm)
Elaborado por: Esteban Flores
Las gráficas (5, 6, 7, 8) se han elaborado a partir de los datos obtenidos en las tablas (10, 11).
6.1 Análisis De Resultados
6.1.1 Cálculo De La Precisión Del Instrumento
Precisión (P) en pulgadas obtenido según los datos de:
Ricardo Acosta:
Esteban Flores:
Nota 2: Valores obtenidos de la tabla 10 y 11.Precisión (P) en milímetros obtenido según los datos de:
Ricardo Acosta:
Esteban Flores:
Nota 3: Valores obtenidos de la tabla 10 y 11.
6.1.2 Calculo De La Exactitud Del Instrumento
Para el cálculo de la exactitud del instrumento necesitaremos datos de las tablas (10, 11), que se los organiza en las siguientes tablas:
Ord
Medida PatronPi (in)
Medida PatronPi (mm)
Promedio
Xi (in)Promedio Xi (mm)
1 1.500 38.10 1.500 38.32
2 3.000 76.20 3.002 76.41
3 4.500 114.30 4.500 114.51
4 6.000 152.40 6.001 152.62
5 7.500 190.50 7.503 190.80
6 9.000 228.60 9.003 228.93
7 10.500 266.70 10.501 266.95Suma T 42.000 1066.80 42.011 1068.54
Tabla N.12.- Tabla de datos elaborada por Ricardo Acosta
Ord
Medida PatronPi (in)
Medida PatronPi (mm)
Promedio
Xi (in)Promedio Xi (mm)
1 1.500 38.10 1.500 38.34
2 3.000 76.20 3.001 76.45
3 4.500 114.30 4.500 114.53
4 6.000 152.40 6.001 152.66
5 7.500 190.50 7.504 190.81
6 9.000 228.60 9.004 228.95
7 10.500 266.70 10.501 266.95Suma T 42.000 1066.80 42.011 1068.68
Tabla N.13.- Tabla de datos elaborada por Esteban Flores
Exactitud (E) en pulgadas obtenido según los datos de:
Ricardo Acosta:
Esteban Flores:
Exactitud (E) en milimetros obtenido según los datos de:
Ricardo Acosta:
Esteban Flores:
7. CONCLUSIONES: 8. RECOMENDACIONES:
→ De acuerdo a la inspección física realizada y mostrada en la tabla N. 4; podemos concluir que el gramil graduado de alturas de marca KANON y No de serie 005022 disponible en el laboratorio de metrología de la ESPE; se encuentra en buen estado; sin embargo, varias partes de éste se presentan un tanto deterioradas debido a la mala manipulación.
→ Se recomienda brindar una mejor capacitación a los alumnos sobre el manejo, precauciones y cuidado a tomarse antes de entrar en manipulación del instrumento.
→ Tomando como base la inspección técnica realizada y evaluada en la tabla N. 5 podemos afirmar que todas sus partes móviles presentan una condición sobresaliente, mostrando un cuidado continuo y una manipulación dentro de las normas de precaución.
→ Es recomendable seguir con el mismo mantenimiento dado al equipo y se sugiere enseñar a los estudiantes el montaje y desmontaje de las partes del gramil y el mantenimiento adecuado de cada una de ellas.
→ De acuerdo a los valores de precisión obtenidos en el proceso, P=0.12 mm y P=0.004 in, siendo estos prácticamente equivalentes al compararlos en la misma unidad; podemos concluir que estamos manejando un instrumento preciso y que el error en la medida viene dado por problemas de paralaje y/o por medidas tomadas en diferentes estados ambientales.
→ Se debe siempre procurar realizar los procesos de medición en condiciones iguales de temperatura y humedad, respetando las normas para los laboratorios. También se debería procurar evitar utilizar mucho tiempo en el proceso de tomar los valores. No se debe manipular excesivamente al gramil ni a los patrones. Además, se debe tratar de evitar el error de paralaje; el cual, es uno de los más comunes.
→ No podemos tener una completa confiabilidad de las mediciones efectuadas en milímetros con este gramil cuando primero se lo ha encerado con respecto a la escala en pulgadas, debido al desnivel entre el cero del vernier y el cero de la escala en milímetros. Por esto se tienen valores altos de precisión y exactitud en la escala milimétrica; P = 0.12 mm y E = 0.26 mm, por lo que cualquier altura tomada deberá ser validada.
→ En caso de ser necesario tomar la media en la escala en milímetros, se debe restar el valor de la exactitud (E= 0.26 mm)al valor señalado por el gramil y se aceptará una tolerancia en la medida de +/- la precisión, es decir, +/- 0.12mm. Para seguir esta recomendación se establece el siguiente ejemplo:
Medida tomada: 152.66 mm (152.66 – 0.26) +/- 0.12
152.40 +/- 0.12 ( mm) →
7. CONCLUSIONES: 8. RECOMENDACIONES:
→ Este gramil no es adecuado para realizar una misma medición tanto en milímetros como en pulgadas al mismo tiempo sin cambiar su referencia de enceramiento.
→ Para medir en pulgadas se debe primero encerar con referencia al cero de la escala en pulgadas; y si se quiere medir en milímetros, lo más aconsejable es volver a encerar el gramil con respecto a esta unidad.
→ A pesar de que los valores de la escala en pulgadas en cuanto a la precisión (P=0.004 in) y a la exactitud (E=0.002 in) no son elevados, se debe tener en cuenta que las medidas tomadas no son reales, por lo que se las debe validar.
→ Para validar las medidas en pulgadas, cuando el gramil ha sido encerado con respecto a esta unidad, se debe restar el valor de la exactitud a la medida tomada y tomar como rango de valores ciertos, el valor final de la sustracción anterior +/- la precisión.
9. REFERENCIAS:
9.1 Bibliografía:
GONZÁLEZ, Carlos; ZELENY, Ramón; “Metrología”; editorial Mc Graw Hill; México 1995.
http://64.233.161.104/search?q=cache:MqpiF5VTaocJ:www.lasalle.es/grinon/departamentos/tecnologia/Herramientas.doc+gramil+graduado&hl=es&gl=ec&ct=clnk&cd=7&lr=lang_es
http://www.directindustry.es/prod/hexagon/gramil-tridimensional-5623-42762.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Exactitud
http://es.wikipedia.org/wiki/Precisi%C3%B3n
http://fai.unne.edu.ar/contenido/1METROLOGIA.htm
9.2 Talentos Especializados:
Entrevista a la Ing. Geógrafa María Cristina Acosta, mejor egresada de la facultad de ingeniería geográfica de la ESPE en el semestre Oct 2005 – Febrero 2006-06-14
10. ANEXOS:
Foto 1.- Termómetro ambiental
Foto 2.- Gramil graduado rayador (Vista frontal)
Foto 3.- Gramil graduado (Vista lateral)
Foto 4.- Gramil graduado (Vista posterior)
Foto 5.- Acercamiento del vernier (Vista frontal)
Foto 6.- Acercamiento del vernier (Vista lateral)
Foto 7.- Detalle de deformación mesa de grafito
Foto 8.- Mesa de grafito (Vista panorámica)
Foto 9.- Pie de rey digital
Foto 10.- Caja de 36 patrones de altura
Foto 11.- Patrones de altura en V
12. Certificación de Autor:
Acepto que los datos presentados han sido realizados por mi persona sin plagio de información exceptuando el marco teórico, el cual se ha realizado de la extracción de lo necesario de la bibliografía mostrada.
………………………………EDWIN TAYUPANTA MENA
METROLOGÓ LABORATORISTACI: 1708248628
