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FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA
MEDICION E INSPECCIONDOCENTE: Dr. VICTOR MANUEL ALCNTARA
ALZA
INTEGRANTES
FLORES PASTOR, MOISES
MORENO AGUIRRE, EDWIN
PESANTES LEON, DANIEL
REYES NUEZ, SIMON
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
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METROLOGIAEs la ciencia de la medida incluyendo el estudio,
mantenimiento y aplicacin del sistema de pesos y medidas.Acta en un
mbito general dentro de la sociedad.
Su objetivo principal es laobtencin y expresin delvalor de las
magnitudesgarantizando la trazabilidadde los procesos y
laconsecucin de la exactitudrequerida en cada caso,empleando para
elloinstrumentos, mtodos ymedios apropiados.
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CONCEPTOS PREVIOS
La medicin es un procedimiento en el cual se compara una
cantidad desconocida con un estndar conocido, usando un sistema de
unidades aceptado y consistente. La medicin proporciona un valor
numrico de la cantidad de inters, dentro de ciertos lmites de
exactitud y precisin.
La inspeccin es un procedimiento en el cual se examina alguna
caracterstica de una pieza o producto, como una dimensin.
La calibracin determina simplemente si la caracterstica de la
pieza cumple o no con la especificacin del diseo
La exactitud es el grado en el que un valor medido coincide con
el valor verdadero de la cantidad de inters.
La precisin es el grado en el que se puede repetir el proceso de
medicin.
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La distincin entre exactitud y precisin
Los errores
aleatorios
obedecen a una
distribucin
estadstica
normal cuya media
es cero y cuya
desviacin
estndar est dada
por:
= = ( )
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ANTECEDENTES
Desde la aparicin del ser humano sobre la tierra surgi la
necesidad de contar y medir.
4.000 a.C: Muchas de las unidades de medicin antiguas derivaban
de partes del cuerpo o de materiales que se podan obtener
fcilmente.
CODO (Egipto)PULGADA PALMA PIE MILLA (Roma)YARDA
(Inglaterra)
1791: Francia La Academia Francesa de las Ciencias estableci
como unidad de longitud la diezmillonsima parte del cuadrante del
meridiano terrestre; METRO. Junto con Lavoisier definieron la
unidad universal del peso, el Kilogramo.
1875: Se firm en Paris el Tratado Diplomtico de la Convencin del
Metro
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En la Europa actual, las medicionessuponen un coste equivalente
a ms del 1%del PIB combinado, con un retornoeconmico equivalente de
entre el 2% y el7% del PIB.
Ya sea caf, planchas de madera, agua,electricidad o calor, todo
se compra y sevende tras efectuar procesos de medicin yello afecta
a nuestras economas privadas..Horas de sol, tallas de ropa,
porcentaje dealcohol, peso de las cartas, temperatura delocales,
presin de neumticos, etc.
Es prcticamente imposible describircualquier cosa sin referirse
a la metrologa.El comercio, el mercado y las leyes que losregulan
dependen de la metrologa y delempleo de unidades comunes.
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Metrologa en el Per
16 Dic 1862 Presidente Miguel de San Romn establece el Sistema
Mtrico Decimal.
23 Abril 1869 - Presidente Jos Balta crea Comisin de Verificacin
de Patrones de Pesas y Medidasintegrada por: Cosmgrafo Mayor de la
Repblica y 2 miembros designados por el ejecutivo.
15 Abril 1875 - El Congreso aprueba la Convencin del Metro y su
reglamento.
18 Octubre 1891 - Presidente Remigio Morales Bermudez crea la
Comisin Central de Pesas y Medidas.
6 Enero 1983 - Fernando Belande TerryLey 23560 Se establece el
Sistema Legal de Unidades de Medida del Per (Sistema Internacional)
1983-1992 ITINTEC Construccin del Laboratorio
Nacional de Metrologa.
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CLASIFICACIN
Investiga intensamente para mejorar los patrones, las tcnicas y
mtodos de medicin, los instrumentos y la exactitud de las medidas.
Se ocupa, entre otras, de actividades como:- Mantenimiento de
patrones internacionales.- Bsqueda de nuevos patrones que
representen o materialicen de mejor manera las unidades de
medicin.- Mejoramiento de la exactitud de las
mediciones necesarias para losdesarrollos cientficos y
tecnolgicos.
Metrologa Cientfica
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Metrologa industrial:
La funcin de la metrologa industrial reside en la
calibracin,control y mantenimiento adecuados de todos los equipos
demedicin empleados en produccin, inspeccin y pruebas.Esto con la
finalidad de que pueda garantizarse que losproductos estn de
conformidad con normas.
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Metrologa legal
Conjunto de procedimientos legales,administrativos y tcnicos
establecidos por laautoridad competente, a fin de especificar
yasegurar de forma reglamentaria, en nivel decalidad y credibilidad
de las mediciones utilizadasen controles oficiales, el comercio, la
salud laseguridad y el medio ambiente.
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Estndares y sistemas de medicinUn aspecto comn en cualquier
procedimiento demedicin es la comparacin del valor desconocido con
unestndar conocido. Dos aspectos de un estndar resultancrticos:
Debe ser constante, es decir, no cambiar con el tiempo.
Debe basarse en un sistema de unidades que sea consistente yque
sea aceptado por los usuarios.
En el mundo han evolucionado y predominado dossistemas de
unidades:
El sistema de uso comn en Estados Unidos (USCS, por sussiglas en
ingls).
El Sistema Internacional de Unidades (o SI), que se
conocepopularmente como el sistema mtrico.
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UNIDADES DE MEDIDA
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La inspeccin implica el uso de tcnicas de
medicin y calibracin para determinar si un
producto, sus componentes, subensambles o
materiales iniciales se apegan a las especificaciones
del diseo.
PRINCIPIOS DE INSPECCIN
Inspeccin
Por variables
Por atributos
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PRUEBA CONTRA INSPECCINMientras la inspeccin determina la
calidad delproducto en relacin con las especificaciones dediseo, la
prueba generalmente hace referencia alos aspectos funcionales del
producto. Funciona elproducto adecuadamente?, continuarfuncionando
durante un periodo considerable?,funcionar en ambientes de
temperatura yhumedad extremas?
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CLASIFICACIONES DE INSPECCIN
Clasificacin segn el nmero de artculosinspeccionados
Inspeccin por muestreo: Cuando se usa la inspeccinde muestreo,
por lo general el nmero de piezas en lamuestra es pequeo en
comparacin con la cantidadde piezas producidas.
Inspeccin del 100%:
Manual: cuando se hace una inspeccin al 100% enforma manual se
encuentran dos problemas. El primeroes el gasto involucrado.
Segundo, en la inspeccinmanual al 100%, casi siempre hay errores
asociados conel procedimiento.
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Automatizada: La inspeccin automatizada sedefine como la
automatizacin de uno o mspasos en el procedimiento de inspeccin
como:
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Una inspeccin al 100% automatizada puedeintegrarse con el
proceso de manufactura pararealizar alguna accin relativa con el
proceso:
La clasificacin de las piezas
Retroalimentacin de datos para el proceso
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Clasificacin segn la etapa del flujo del producto
Inspeccin en recepcin: Esta se lleva a cabo para asegurarse que
se compran los materiales conforme a las especificaciones.
Inspeccin intermedia: Esta se lleva a cabo entre procesos.
Inspeccin del producto: Este tipo de inspeccin es para decidir
si se debe aceptar o rechazar el producto terminado
Inspeccin previa a la entrega: Esta se utiliza en el momento del
envo del producto.
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Inspeccin durante la entrega: Esta se lleva a cabo enel momento
en que un producto se entrega al cliente.
Inspeccin del producto almacenado: Este se lleva acabo con el
producto que ha estado almacenadodurante largos periodos de
tiempo
Inspeccin de auditoria: Es la inspeccin paracomprobar y
diagnosticar si la garanta de calidad y lainspeccin normal estn
funcionando normalmente
Inspeccin por terceras partes: Este tipo deinspecciones se
llevan a cabo con bienes de consumogenerales, bien para la
proteccin de losconsumidores o como procedimiento arbitralimparcial
para evitar la publicidad exagerada y lacompetencia desleal.
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Clasificacin segn los detalles de inspeccinInspeccin de
autorizacin: Esta es una inspeccin
para decidir si un prototipo o un nuevo productoentregado por
primera vez tiene la capacidadrequerida.Inspeccin del
comportamiento: Esta es una
inspeccin para comprobar si el artculo tendr elcomportamiento
requerido.Inspeccin de duracin: Esta es una inspeccin para
comprobar si algo puede comportarse segn lorequerido durante un
periodo largo de tiempo.Inspeccin severa: Es una inspeccin bajo
condiciones severas y se utiliza principalmente parainspeccionar
la fiabilidad.Inspeccin analtica (inspeccin precisa) : Se
realiza
para determinar si un producto debiera aceptarse
orechazarse.
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Clasificacin segn el mtodo de enjuiciamiento
La inspeccin por variables: En la cual lasdimensiones del
producto o pieza se midenmediante instrumentos de
medicinadecuados.
La inspeccin por atributos: Es la inspeccinen la cual los
artculos del producto secomparan con muestras
estndar,especificaciones, etc. Y los productosindividuales se
juzgan como buenos o malos,o se les asignan diferentes grados.
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Clasificacin segn, que los artculos inspeccionados sean
utilizados o no
La inspeccin destructiva: Es la inspeccin en la cualla medicin o
el ensayo destruye el producto. Conesta inspeccin, es imposible la
inspeccin del 100%.
La inspeccin no destructiva: Es la inspeccin en lacual el
producto no es destruido por la medicin oensayo
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Clasificacin segn el lugar de la inspeccin La inspeccin
centralizada: Es la inspeccin en la cual se recogen
los productos en un punto determinado para su inspeccin. La
inspeccin itinerante: Es la inspeccin en la cual los
inspectores se desplazan y hacen la inspeccin en
diferentessitios. Conforme avanza el control de la calidad, este
tipo decontrol va siendo sustituido gradualmente por la
inspeccinautnoma o la comprobacin del proceso.
Clasificacin segn el contacto con el objeto La inspeccin por
contacto: Implica el uso de una sonda mecnica
u otro dispositivo que hace contacto con el objeto que
seinspecciona. Se realiza en forma manual o automtica.
Inspeccin sin contacto: Utilizan un sensor localizado a
ciertadistancia del objeto para medir o calibrar la(s)
caracterstica(s)deseada(s). Las ventajas comunes de la inspeccin
sin contactoson: Ciclos de inspeccin ms rpidos Se evita que puedan
ocurrir daos a las partes debido al contacto.
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Con frecuencia los mtodos sin contacto puedenrealizarse en la
lnea de produccin sin ningn manejoespecial. En contraste, la
inspeccin por contactorequiere un posicionamiento especial de la
pieza, locual implica su remocin de la lnea de produccin.Asimismo,
los mtodos de inspeccin sin contacto soninherentemente ms rpidos,
debido a que empleanuna sonda estacionaria que no requiere la
colocacinde cada pieza. Por el contrario, la inspeccin porcontacto
requiere colocar la sonda de contacto contrala pieza, lo que
consume tiempo.
24Medidor lser de
Temperatura
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INSTRUMENTOS DE MEDICIN Y
LECTURA DE MEDICIN
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TEORA DEL ERRORDebe tener presente que en toda medicin
que se realiza siempre existe un margen
grande o pequeo de error.
El error de medicin se define como
la diferencia entre el valor medido y el valor
verdadero. Afectan a cualquier instrumento
de medicin y pueden deberse a distintas
causas. Las que se pueden de alguna u otra
manera prever, calcular, eliminar mediante
calibraciones y compensaciones.
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CLASIFICACIN DE
LOS ERRORES DE MEDICIN
DE ACUERDO A LA
OCURRENCIA
RESPECTO A LA
CUANTIFICACIN
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RESPECTO A LA OCURRENCIA
E.M.SISTEMATICOS
Aquel que es constante a lolargo de todo el proceso demedida y,
por tanto, afecta atodas las medidas de un mododefinido y es el
mismo paratodas ellas. Estos errorestienen siempre un
signodeterminado y las causasprobables pueden ser:
Instrumentales.
Personal.
Mtodo de medida.
Errores.
E.M.ACCIDENTALES
Aquellos que se deben a las
pequeas variaciones que
aparecen entre
observaciones sucesivas
realizadas por el mismo
observador y bajo las
mismas condiciones.
Estos errores son
incontrolados para un
observador.
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RESPECTO A LA CUANTIFICACIN
Para caracterizar la desviacin del valor aproximado de cierta
magnitud con respecto a su valor real, se introduce el concepto de
error absoluto y relativo.
El error de
medicin se
puede
representar de la
siguiente
manera
Error Absoluto
=
Error Relativo Porcentual
= %
diferencia entre el
valor medido y el
valor real este
puede ser positivo
o negativo.
Es el cociente
obtenido al dividir
el error absoluto
entre el valor real.
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EXPRESIN DEL ERROR
En Fsica, presentar una medida experimentalsignifica dar el
valor de dicha cantidad yexpresar cual es su error; no tiene
sentidoestablecer un determinado valor si no se acotadebidamente el
mismo. As la expresin correctade una medida debe ser:
+
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INSTRUMENTOS DE MEDICIN La metrologa dimensional se encarga de
estudiar las
tcnicas de medicin que determinarn correctamente las
magnitudes lineales y angulares. Se aplican en medicin
de longitudes (exteriores, interiores, profundidades,alturas,
etc.), as como el acabado superficial.
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REGLA DE ACERO
Las reglas de acero se fabrican en una gran
variedad de tipos y tamaos, adecuados a la
forma o tamao de una seccin o la longitud de
una pieza. Para satisfacer los requisitos de la
pieza que se produce y se va a medir, hay
disponible reglas graduadas en fracciones o
decimales de pulgadas o en milmetros; la ms
comn es de 6 pulgadas o 150 milmetros.
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REGLA GRADUADA EN FRACCION DE
PULGADA
REGLA GRADUADA MILIMETRICA
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CALIBRE VERNIER
El Calibre Vernier (o Calibre deslizante, Pie
de Rey, Pie de Metro) es un instrumento de
precisin usado para medir pequeas
longitudes (dcimas de milmetros), de
dimetros externos, internos y profundidades,
en una sola operacin.
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EJEMPLOS DE LECTURA
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MICRMETROEs un instrumento demedicin longitudinalcapaz de
valorardimensiones demilsimas de milmetro,en una sola operacin.
Consta de una escala fijay una mvil que sedesplaza por
rotacin.
La distancia que avanzael tornillo al dar unavuelta completa
sedenomina paso de rosca.
El Principio de Funcionamiento
Tornillo-Tuerca
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PARTES DE UN MICRMETRO
1. Cuerpo
2. Tope
3. Espiga
4. Palanca de fijacin
5. Trinquete: Limita la fuerza ejercida a (1kg-f)
6. Tambor mvil
7. Tambor fijo
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TIPOS DE MICRMETROS
De exteriores.
De exteriores con puntas Intercambiables.
De interiores.
De profundidades.
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EJEMPLO:
TAMBOR FIJO : 4mm
TAMBOR MVIL :10
Nota: 50 divisiones=0.5 mm
1 divisin = 0.01mm
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RELOJ COMPARADOR
El reloj comparador es un instrumento de
medicin que se utiliza en los talleres e
industrias para la verificacin de piezas y
que por sus propios medios no da lectura
directa, pero es til para comparar las
diferencias que existen en la cota de
varias piezas que se quieran verificar.
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RELOJ COMPARADOR: Mecanismo
El mecanismo se basa en transformar el
movimiento lineal de la barra deslizante de
contacto en movimiento circular que
describe la aguja del reloj.
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Son instrumentos utilizados para realizar mediciones de altura
en
rangos pequeos, junto con una base de sujecin puede lograr
una
gran variedad de aplicaciones de mediciones de desplazamientos
en
cualquier direccin.
Existen dos tipos de indicadores: los de cartula y los
digitales,
ambos son igualmente utilizados con la diferencia que la lectura
de
uno se toma en una cartula y la del otro en una pantalla
digital.
Cuentan con varios rangos de medicin as como puntas
intercambiables.
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LAINAS - MEDIDOR DE ESPESORESEstos medidores consisten en lminas
delgadas que tienenmarcado su espesor y que son utilizadas para
medir pequeasaberturas o ranuras que verifican rpidamente
lasdimensiones de una gran cantidad de piezas de trabajo.
DURMETRO Es un equipo que se utiliza para medir la resistencia a
la penetracin de
un material, existen diferentes tipos de durezas: shore (para
plsticos),
Rockwell (para metales), etc.
El durmetro shore se determina por la medicin de la cantidad
de
rebote de un martillo con punta de diamante que se deja caer
sobre el
espcimen desde una altura determinada.
LAINAS DUROMETRO
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CALIBRE DE CUERDAS Los calibres o cuenta hilos consisten en una
serie de lminas que se mantienen
juntas mediante un tornillo en un extremo, mientras que el otro
tiene salientes que
corresponden a la forma de rosca de varios pasos (hilos por
pulgada).
Los valores estn indicados sobre cada lmina.
BLOQUES PATRN Son utilizados comnmente como patrones para
calibrar instrumentos de
medicin, por el acabado superficial y la exactitud de la
composicin de sus caras.
CALIPER CHECKER
Es una composicin de medidas estndares para la calibracin de
vernieres y
medidores de altura.
Calibre de cuerdas Bloques de patrn Caliper checker46
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JUEGO DE CALIBRES TELESCPICOS Sirven para la medicin de dimetros
de agujeros o anchos de ranuras.
Las dos puntas de contacto se expanden mediante la fuerza de un
resorte. Una
vez colocadas en la posicin adecuada se fijan y se remueve el
calibre.
El tamao final puede obtenerse midiendo sobre las puntas de
contacto con un
micrmetro.
COMPS DE PUNTAS Antes de que existieran vernieres y micrmetros
se utilizaban los compases, se
ponan en las piezas a medir y despus sobre la regla.
En la actualidad, en la industria es restringido el uso de estos
instrumentos, solo
personas con experiencia, pero no deja de ser un auxiliar en la
medicin cuando no
se tiene un vernier o un micrmetro.
En talleres se utiliza para hacer trazos antes de maquinar.
Juego de calibres
telescpicos
Compas de puntas 47
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TRANSPORTADOR SIMPLE Es un instrumento usual para medir ngulos
en el semicrculo dividido en 180
partes iguales.
Permite lecturas angulares con incrementos de 1 grado.
GONIMETRO Cuando se desea medir con mayor exactitud los ngulos
entre dos superficies es
recomendable utilizar el gonimetro.
Este es un instrumento que cuenta con dos barras que pueden
colocarse al
ngulo deseado para realizar la medicin.
PATRONES ANGULARES Se usa cuando es necesario posicionar una
pieza en el ngulo determinado para
inspeccionarla.
Transportador simple Gonimetro Patrones angulares48
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REGLA DE SENOS Consiste en un cuerpo con una superficie de apoyo
sobre la que se coloca la
pieza por inspeccionar y dos rodillos, con una distancia
conocida entre centros
(generalmente de 100 a 200 mm), que deben estar paralelos entre
s y con la
superficie de medicin.
MQUINA DE MEDICIN POR COORDENADAS (CMM) Son instrumentos de
medicin con los cuales se pueden medir caractersticas
geomtricas tridimensionales de objetos en general.
Regla de senosMquina de medicin por coordenadas49
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MEDICIONES DE SUPERFICIE
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En este apartado describiremos que las superficies constan dedos
parmetros: 1) textura de la superficie e 2) integridad dela
superficie. La textura de la superficie se refiere a laconfiguracin
geomtrica de la superficie y casi siempre seevala como rugosidad de
la superficie. La integridad de lasuperficie se refiere a las
caractersticas materialesinmediatamente bajo la superficie y los
cambios que ocurrenen esta capa como resultado de los procesos de
manufacturautilizados para crearlas
MEDICIONES DE SUPERFICIE
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SUPERFICIES
Una superficie es aquello que tiene contacto como un barreno que
alsujetarse con un objeto tal como una pieza manufacturada. El
diseadorespecifica las dimensiones de la pieza, relacionando las
distintassuperficies una con otra. Estas superficies nominales
representan elcontorno relacionado con la superficie de la pieza, y
estn definidas porlas lneas en el plano de ingeniera. Las
superficies nominales aparecencomo lneas absolutamente rectas,
crculos ideales, agujeros redondos,y otras aristas y superficies
que son perfectas en su geometra. Lassuperficies reales de una
pieza manufacturada estn determinadas porel proceso utilizado para
fabricarla. La variedad de procesos disponiblesen la manufactura da
como resultado variaciones amplias de lascaractersticas de la
superficie, y es importante para los ingenierosentender la
tecnologa de las superficies.
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CARACTERISTICAS DE LAS SUPERFICIES
Una vista microscpica de lasuperficie de una pieza revelasus
irregularidades eimperfecciones. Los rasgos deuna superficie comn
se ilustranen la seccin transversalmagnificada de la superficie
deuna pieza metlica, que serepresenta en la figura
Seccin transversal magnificada de una superficie metlica
comn
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El cuerpo de la pieza, conocidacomo sustrato, tiene
unaestructura granular que dependedel procesamiento previo
delmetal, por ejemplo, la estructuradel sustrato del metal se
veafectada por su composicinqumica, el proceso de fundicinque se us
originalmente para elmetal, y cualesquieraoperaciones de formacin
ytratamientos trmicos llevados acabo sobre el material
defundicin.
El exterior de la pieza es unasuperficie cuya topografa estodo
menos recta y tersa. En laseccin transversal magnificada,la
superficie tiene rugosidad,ondulaciones y defectos.Aunque aqu no se
observan,tambin tiene un patrn odireccin que resulta delproceso
mecnico que laprodujo. Todos estos rasgosgeomtricos quedan
incluidosen el trmino textura de lasuperficie.
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Justo por debajo de la superficie se encuentra una capa de metal
cuya estructuradifiere de la del sustrato. Se denomina capa
alterada, y es una manifestacin delas acciones que se mencionaron
al hablar de la superficie, durante la creacin deesta y etapas
posteriores. Los procesos de manufactura involucran energa, por
logeneral en cantidades importantes, que opera la pieza, contra su
superficie. Lacapa alterada puede resultar del endurecimiento por
trabajo (energa mecnica),calor (energa trmica), tratamiento qumico,
o incluso energa elctrica
El metal de esta capa resulta afectado por la aplicacin de
energa, y sumicroestructura se altera en consecuencia. Esta capa
alterada cae dentro delalcance de la integridad de la superficie,
que tiene que ver con la definicin, laespecificacin y el control de
las capas dela superficie de un material (metales,los ms comunes),
en la manufactura y el desempeo posterior en el uso. Elalcance de
la integridad de la superficie por lo general se interpreta
paraincluir la textura de la superficie, as como la capa alterada
ubicada bajo ella.
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TEXTURA DE LAS SUPERFICIES
La textura de la superficie consiste en las desviaciones
repetitivas o aleatoriasde la superficie nominal de un objeto; la
definen cuatro caractersticas:rugosidad, ondulacin, orientacin y
defectos o fallas. La rugosidad se refiere alas pequeas
desviaciones, espaciadas finamente, de la superficie nominal yque
estn determinadas por las caractersticas del material y el proceso
queformo la superficie.
Rasgos de la textura de una superficie
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La ondulacin se define como las desviaciones deespaciamiento
mucho mayor, ocurren debido a ladeflexin del trabajo, vibraciones,
tratamientostrmicos, y factores similares. La rugosidad
estasobreimpuesta a la ondulacin. La orientacin es ladireccin
predominante o patrn de la textura de lasuperficie. Est determinada
por el mtodo demanufactura utilizado para crear la superficie, por
logeneral a partir de la accin de una herramienta decorte.Por ltimo
los defectos son irregularidades que ocurrenen forma ocasional en
la superficie; incluyen grietas,ralladuras, inclusiones y otros
defectos similares.
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Rugosidad de la superficie y acabado de la superficie. La
rugosidadde una superficie es una caracterstica mensurable, con
base en lasdesviaciones de la rugosidad. El acabado de la
superficie es untrmino ms subjetivo que denota la suavidad y
calidad general deuna superficie.
Las desviaciones de la superficie nominal que se usan en las dos
definiciones de rugosidad de una
superficie.
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La medida que se emplea ms comnmente para la textura de la
superficie,es su rugosidad. La rugosidad de la superficie se define
como el promedio delas desviaciones verticales a partir de la
superficie nominal, en una longitudespecificada de la superficie.
Por lo general se utiliza un promedio aritmtico(AA), con base en
los valores absolutos de las desviaciones, y este valor de
larugosidad se conoce con el nombre de rugosidad promedio. En forma
deecuacin es:
= 0
Dnde: = ,
= , =
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Quiz sea ms fcil de entender una aproximacin de la ecuacin
anterior:
=
=1
Dnde: = ,
= , =
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INTEGRIDAD DE LA SUPERFICIE
La textura de la superficie por s sola no describepor completo
una superficie. En el material puedehaber cambios metalrgicos o de
otra claseinmediatamente debajo de la superficie, quepueden tener
un efecto significativo sobre laspropiedades mecnicas. La
integridad de lasuperficie es el estudio y control de esta
capasubsuperficial y cualesquiera cambios debido alprocesamiento
que influyan en el desempeo dela pieza o producto terminado.
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Formas de energa que se aplican en la manufactura y alteraciones
posibles que pueden ocurrir en la superficie y bajo ella
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1. MEDICIN DE LA RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE
Se usan diversos mtodos para evaluar la rugosidad de la
superficie. Sedividen en tres categoras: A) comparacin subjetiva
con superficies deprueba estndar, B) instrumentos electrnicos de
aguja y C) tcnicaspticas.
A) Superficies de prueba estndar: existen bloques estndar
deacabado superficial, producidos para valores de
rugosidadespecificados. Para estimar la rugosidad de un espcimen de
pruebadeterminado, la superficie se compara con el estndar tanto en
formavisual como mediante la prueba de ua. En esta prueba, el
usuariorasca suavemente la superficie del espcimen y el estndar, y
determinaque estndar se acerca ms al espcimen. Las superficies de
pruebaestndar son una forma conveniente para que el operador de
mquinasobtenga un estimado de una rugosidad superficial.
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B) Instrumentos de aguja. La desventaja de la prueba de ua es
susubjetividad. Existen a la venta otros instrumentos tipo punzn
para medir larugosidad superficial, similares a la prueba de ua,
pero con un enfoque mscientfico. Un ejemplo de ello es el
perfilmetro.
En estos dispositivoselectrnicos, se mueve unaaguja de diamante
cnica,cuyo radio de punta midealrededor de 0.005mm(0.0002 in) y el
ngulo en lapunta es de 90, a travs dela superficie de prueba a
unavelocidad lenta constante
Perfilmetro
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Conforme la cabeza de la aguja se mueve en forma horizontal,
tambinse desplaza en forma vertical para seguir las desviaciones de
la superficie.El movimiento vertical se convierte en una seal
electrnica querepresenta la topografa de la superficie.Esto se
despliega como: 1) un perfil de la superficie real o 2) un valor
derugosidad promedio.
Bosquejo que muestra la operacin de un instrumento tipo
aguja
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C) Tcnicas pticas: la mayora de los otros instrumentos de
medicin desuperficies emplean tcnicas pticas para valorar la
rugosidad. Estas tcnicas sebasan en la reflexin de la luz desde la
superficie, la dispersin o difusin de laluz y la tecnologa lser.
Son tiles en las aplicaciones donde no es convenienteel contacto
entre el punzn y la superficie del material.Algunas de las tcnicas
permiten una velocidad de operacin muy alta, por loque posibilitan
una inspeccin al 100%. Sin embargo, las tcnicas pticasproducen
valores que no siempre se correlacionan bien con las mediciones
derugosidad hechas con instrumentos tipo aguja.
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2. EVALUACION DE LA INTEGRIDAD DE LA SUPERFICIE
La integridad de la superficie es ms difcil de valorar que la
rugosidad dela superficie. Algunas de las tcnicas para inspeccionar
los cambios de lassubsuperficies destruyen el espcimen de material.
Entre las tcnicas deevaluacin para la integridad de la superficie
estn las siguientes:
Textura de la superficie. La rugosidad de la superficie, la
descripcin de la capa y otras medidas proporcionan datos
superficiales sobre la integridad de la superficie. este tipo de
prueba es relativamente simple de realizar y siempre se incluye en
la evaluacin de la integridad de la superficie.Examen visual. El
examen visual revela diversos defectos superficialescomo
resquebrajaduras, crteres, pliegues y arrugas. Este tipo
deevaluacin se amplifica con frecuencia mediante tcnicas
fluorescentes yfotogrficas.
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Examen microestructural. Esto implica tcnicas
metalogrficasestndar para preparar secciones transversales y
obtenerfotomicrografas en las que se examina la microestructura de
lascapas superficiales, comparadas con el sustrato.Perfil de
microdureza. Las diferencias de dureza cerca de lasuperficie se
detectan usando tcnicas de medicin demicrodureza, como la de Knoop
y Vickers. Se secciona la pieza y sehace una grfica de la dureza
contra la distancia bajo la superficiepara obtener un perfil de
dureza de la seccin transversal.Perfil de esfuerzo residual. Se
emplean tcnicas de difraccin derayos X para medir los esfuerzos
residuales en las capas de lasuperficie de la pieza.
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TECNOLOGAS AVANZADAS DE MEDICIN E INSPECCIN
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Las tecnologas avanzadas estn sustituyendo a las tcnicas
manuales demedicin y calibracin en las plantas de manufactura
modernas. Incluyenmtodos de deteccin con contacto y sin contacto.
En esta seccin seanalizan: 1) las mquinas de medicin de
coordenadas, 2) los lseres 3) lavisin de mquina y 4) otras tcnicas
sin contacto.
1. MQUINAS DE MEDICINDE COORDENADAS. Una mquinade medicin de
coordenadas (CMM, porsus siglas en ingls) consta de una sondade
contacto (palpado) y un mecanismopara posicionar la sonda en
tresdimensiones relativas a las superficies ycaractersticas de la
pieza de trabajo. Lascoordenadas de localizacin de la sondase
registran con exactitud, conformesta hace contacto con la
superficie dela pieza para obtener datos de suconfiguracin
geomtrica.
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Construccin y operacin de una CMM. En una CMM, la sonda se
sujeta a unaestructura que permite su movimiento en relacin con su
pieza, la cual se fija enuna mesa de trabajo conectada a la
estructura. La estructura debe ser rgida paraminimizar las
deflexiones que contribuyen a los errores de medicin. La mquinaen
la figura tiene una estructura de puente, uno de los diseos ms
comunes. Seusan caractersticas especiales en las estructuras de la
CMM para lograr una altaexactitud y precisin en la mquina de
medicin, incluyendo en uso de cojines deaire de baja friccin y
aislamiento mecnico de la CMM para reducir vibraciones.
El posicionamiento de la sonda en relacin con la pieza se
realiza en forma manualo bajo control de una computadora. Los
mtodos para operar una CMM seclasifican como: 1) control manual, 2)
manual asistido por computadora, 3)motorizado asistido por
computadora y 4) control directo por computadora.
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Control manual, un operador mueve fsicamente la sonda a lo largo
de losejes para hacer contacto con la pieza y registrar las
mediciones. La sonda flotalibremente para facilitar el movimiento.
Las mediciones se indican mediantelectura digital y el operador
puede registrarlas en forma manual oautomtica.
Control manual asistida por computadora ,es capaz de procesar
datos decomputadora para realizar estos clculos. Los tipos de
clculos incluyen laconversin simple de USCS a SI, determinar el
ngulo entre dos planos ydeterminar las ubicaciones de los centros
de los orificios. La sonda todavaflota libremente para permitir que
el operador la ponga en contacto con lassuperficies de las
piezas.
Control motorizados asistidas por computadoras, usan corriente
para moverla sonda a lo largo del eje de la maquina bajo la gua de
un operador. Se usaun bastn de mando o un dispositivo similar para
controlar el movimiento. L
Control directo por computadora, opera igual que una mquina
herramientade CNC. Es una mquina de inspeccin computarizada que
funciona bajo elcontrol de un programa. La computadora tambin
registra las medicioneshechas durante la inspeccin y ejecuta
diversos clculos asociados con ciertasmediciones (por ejemplo,
calcular el centro de un orificio a partir de trespuntos en la
superficie del orificio ciego).
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Mediciones y ventajas de una CMM
La capacidad bsica de una CMM es determinar los valores de
coordenadasdonde su sonda entra en contacto con la superficie de
una pieza. El control porcomputadora permite a la CMM realizar
mediciones en inspecciones mssofisticadas como: 1) determinar la
posicin central de un orificio o cilindro 2)definir un plano, 3)
medir la planicie de una superficie o el paralelismo entredos
superficies y 4) medir un ngulo entre dos planos.
Entre las ventajas de usar mquinas de medicin de coordenadas
sobre losmtodos de inspeccin manuales estn: 1) la mayor
productividad, una CMMrealiza procedimientos de inspeccin ms
complejos en mucho menos tiempode mtodos manuales tradicionales, 2)
mayor exactitud y precisin inherentesque los mtodos convencionales,
y 3) menores errores humanos mediante laautoenalizacion del
procedimiento de inspeccin y clculos asociados. UnaCMM es una
mquina de propsito general que se usa para inspeccionardiversas
configuraciones de piezas.
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2. MEDICIONES CON LSERES Los lseres para aplicaciones demedicin
son laser de gas de baja energa, como la combinacin helio-nen,que
emite luz en el rango visible. El haz luminoso de un lser es: 1)
altamentemonocromtico, esto significa que la luz tiene una sola
longitud de onda y 2)posee una alta colimacin, lo que significa que
los haces de luz son paralelos.Estas propiedades han motivado una
creciente lista de aplicaciones del lser enla medicin en
inspeccin.
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Sistema laser de exploracinEl lser de exploracin usa un haz
laser distorsionado mediante un espejorotatorio para producir un
haz de luz que pasa sobre un objeto.
Sistema lser de exploracin para medicin del dimetro de una pieza
de trabajo cilndrica
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Triangulacin con laserLa triangulacin se usa para determinar la
distancia de un objeto a partir de dosposiciones conocidas mediante
relaciones trigonomtricas de un tringulorecto.
Triangulacin lser para medir una dimensin de la pieza D
la profundidad de lapieza D en ladisposicin de la figuraest dada
por:
= =
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3. Visin de mquinaLa visin de mquina implica la
adquisicin,procedimiento e interpretacin de datos de
imgenesmediante computadoras para alguna aplicacin til. Lossistemas
de visin se clasifican en dos y tresdimensiones. Los sistemas de
dos dimensiones captan laescena como una imagen bidimensional, lo
cual esbastante conveniente para aplicaciones que implican unobjeto
plano. Entre los ejemplos estn la medicin y lacalibracin de
dimensiones, la presencia decomponentes y caractersticas de una
superficie plana (ocasi plana).Los sistemas de visin tridimensional
se requieren paraaplicaciones que necesitan un anlisis
tridimensional dela escena, los cuales implican contornos o formas.
Lamayora de las aplicaciones actuales son bidimensionalespor lo que
el anlisis de esta seccin se enfocara en estatecnologa.
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Operacin de los sistemas de visin de maquinaLa operacin de un
sistemas de visin de maquina consta de tres pasos, quese muestran
en la figura 1) adquisicin y digitalizacin de la imagen,
2)procesamiento y anlisis de la imagen y 3) interpretacin.
Operacin de un sistema de visin de mquina
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Adquisicin y digitalizacin de la imagen: a) la escena consiste
en una parte de color oscuro en contraste con un fondo claro;
b) una matriz de 12x12 pixeles impuesta sobre la escena
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En general, la funcin de la interpretacin en la visin de maquina
se relacionacon las aplicaciones, las cuales se dividen en cuatro
categoras: 1) inspeccin, 2)identificacin de piezas, 3) gua y
control visual y 4) monitoreo de seguridad.
Aplicaciones de la visin de maquina
La inspeccin es la categora ms importante, representa alrededor
del 90% detodas las aplicaciones industriales. Las aplicaciones
estn en la produccinmasiva, en donde el tiempo para programar e
instalar el programa divide entremuchos miles de unidades. Entre
las tareas de inspeccin tpicas estn: 1)medicin o calibracin de
dimensiones, la cual implica medir o calibrar ciertasdimensiones de
piezas o productos que se mueven a lo largo de untransportador, 2)
funciones de verificacin, las cuales incluyen verificar lapresencia
de componentes en un producto ensamblado, la presencia de
unorificio en una pieza de trabajo y tareas similares; y 3)
identificacin de fallas ydefectos, como la identificacin de los
defectos en una etiqueta impresa, porejemplo una ubicacin errnea,
texto, numeracin o imgenes mal impresas enla etiqueta.
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Aplicaciones de la visin de maquina
Las aplicaciones de la identificacin de piezas incluyen el
conteode las diferentes piezas que se mueven a lo largo de
untransportador, la clasificacin de piezas y el reconocimiento
decaracteres. La gua y el control visual implica un sistema de
visinque hace interfaz con un robot o maquina similar para
controlar elmovimiento de la mquina, entre los ejemplos se cuentan
elseguimiento de la costura en la soldadura continua con arco,
elposicionamiento o la reorientacin de piezas y la recoleccin
depiezas de un contenedor. En las aplicaciones de monitoreo
deseguridad, el sistema de visin supervisa la operacin deproduccin
para detectar irregularidades que podran indicar unacondicin de
riesgo para el equipo o las personas.
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4. Otras tcnicas de inspeccin sin contacto
Las tcnicas de radiacin emplean radiacin de rayos X para
inspeccionarmetales y soldaduras. La cantidad de radiacin que
absorbe el objetometlico indica el espesor y la presencia de
defectos en la pieza o seccinsoldada. Por ejemplo, se usa la
inspeccin con rayos X para medir el espesorde hojas metlicas en el
laminado. Los datos de la inspeccin se empleanpara ajustar la
separacin entre los rodillos en la laminadora.Las tcnicas
ultrasnicas usan sonido de alta frecuencia (mayor de 20 000Hz) para
realizar varias tareas de inspeccin. Una de las tcnicas analiza
lasondas ultrasnicas que emite una sonda y que se reflejan en el
objeto.Durante la preparacin para el procedimiento de inspeccin, se
coloca unapieza de prueba ideal frente a la sonda para obtener un
patrn del sonidoreflejado. Se emplea este patrn de sonido como
estndar contra el cual secomparan despus las piezas de produccin.
Si el patrn reflejado de unapieza coincide con el estndar, se
acepta la pieza. Si no coincide se rechaza.
