METROLOGÍA 1

METROLOGIAPOLOMEX, S.A. DE C.V.

POLOMEX fabricante de carrocerías para autobuses, reconoce la administración ambiental, de calidad, de salud y seguridad como parte integral de su gestión de negocios y establece mecanismos para que estos sistemas sean implementados, mantenidos y mejorados continuamente.

Política del Sistema de Gestión Integral

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INDICE

Introducción 3Objetivo 4I.- Unidades de Medida 5II.- Instrumentos de Medición Baja Exactitud 13III.- Instrumentos de Alta Exactitud 21Conclusión 67Bibliografía 68

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INTRODUCCIÓN

A partir de las necesidades de establecer criterios y normalizarlos para proporcionar herramientas didácticas, procesos y equipos de medición confiables a la calidad del producto, se han desarrollado los elementos necesarios para la constante mejora continua, por lo que este manual va dirigido a todo el personal que tenga relación directa – indirecta, con el control de la calidad de los productos elaborados en la Industria Metal Mecánica; ya que solo se requiere conocimientos de aritmética y en algunos casos conceptos analíticos, y eso si mucho Sentido Común , del cual no existe sustituto.

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OBJETIVO

Al Finalizar el curso los participantes, reconocerán, los sistemas de medición que existen y sus factores de conversión, así como los diferentes equipos de medición en ambos sistemas, su calibración, Herramientas de medición manuales y electrónicos, analógicos y digitales. Y los conceptos de trazabilidad, repetibilidad, Incertidumbre etc .

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METROLOGÍA

I. UNIDADES DE MEDIDA

Definición: La Metrología es la ciencia que estudia las mediciones.

Trazabilidad Propiedad del resultado de una medida que permite referirlo a los patrones de medida apropiados, que generalmente son patrones internacionales o nacionales, a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones.

Resolución Cuenta mínima de un instrumento

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DEFINICIONES

Exactitud de medida

Concordancia entre el resultado de una medición y el valor Convencionalmente verdadero de la magnitud media.

NOTAS:

1. “Exactitud” es un concepto cualitativo

2. Debe evitarse el uso del término “precisión” en lugar de “exactitud”.

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SISTEMA MKS

Definición:

Sistema de pesas y medidas inventado en Francia en 1793, hoy adoptado universalmente para trabajos científicos, y adoptado también por la mayoría de los países para el uso corriente.

También se le conoce como Sistema Métrico Decimal, ó SI, Sistema Internacional, o MKS por sus siglas de Metro, Kilogramo Segundo.

Sus unidades básicas son:

LongitudPesotiempo

el metro;el kilogramo,el segundo

Los múltiplos y submúltiplos de estas unidades son decimales.

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SISTEMA MKS

Durante mucho tiempo, el metro patrón fue definido como la distancia entre dos marcas en una barra de aleación platino-iridio, que se mantenía a temperatura constante.

El metro patrón en la actualidad se define como la distancia que recorre la luz en el vacío en 1 / 299,792,458 de seg. Esto es definido así, ya que la velocidad de la luz en el vacío es una constante universal fija.

Igualmente el kilogramo patrón es un cilindro macizo de aleación platino-iridio. Este patrón de masa se estableció en 1887 desde entonces no se ha cambiado, ya que la aleación de platino-iridio es extraordinariamente estable.

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SISTEMA MKS

Hasta 1860, la unidad patrón del tiempo se definía en términos del día solar medio, que es el intervalo del tiempo entre dos posiciones consecutivas del sol en su cenit, promediado sobre un año. Pero esta medida varía con el paso del tiempo.

En 1967 se redefinió la unidad fundamental del tiempo, el segundo, en el MKS como el tiempo que requiere un átomo de cesio-133 para realizar 9,192;631,770 vibraciones, correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos de su estado fundamental.

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SISTEMA INGLES

En Estados Unidos e Inglaterra, se utiliza el sistema Ingles de pesos y medidas, sin embargo en todo el resto del mundo se emplea el Sistema Métrico, por lo que muy pronto estos países también lo adoptarán para sus uso cotidiano.

Al Sistema Inglés también se le conoce como Sistema FPS por sus siglas en ingles de Feet, Pound Second, que significan Pié, Libra, Segundo.

Sus unidades básicas son:

LongitudPesotiempo

el pie;la libra,el segundo

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SISTEMA INGLES

El pie ingles es la tercera parte de una yarda, equivale a 30.48 cm y se divide en 12 pulgadas y 1 pulgada = 2.54 cms.

La libra inglesa equivale a 453.59 gramos, se subdivide en 16 onzas y se usa todavía en el comercio y la industria de EU, pero para fines científicos ha sido sustituida por el kilogramo internacional.

Ver comparativo de Sistemas MKS y Sistema Inglés en tabla T-1-1

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Regla:

Instrumento de medición ( Figs. 2-1 y 2-2 )graduado que sirve principalmente para efectuar mediciones, generalmente las graduaciones indican centímetro y/ó pulgadas y sus fracciones.

Metro o cinta métrica:

Instrumento que tiene marcadas divisiones y se utiliza para mediciones largas, puede ser desde 3m de longitud hasta 50m. Normalmente se encuentran graduados en centímetros y/o en pulgadas. ( Figs. 2-3 y 2-4 ).

II. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN BAJA EXACTITUD

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Fig. 2-1

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Fig. 2-2

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Fig. 2-3

Fig. 2-4

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Escala:

Es similar a la regla, pero con medidas distintas que las unidades indicadas, este utensilio da medidas proporcionales. ( Fig. 2-5 )

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Escuadra:

Instrumento para trazar ángulos rectos. Puede emplearse para comprobar la perpendicularidad de muchos tipos de piezas, cuando no se requiere gran precisión ( Fig. 2-6 )

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Compás de Interiores:

Instrumento de dos piernas articuladas en su extremidad superior, que sirve para tomar distancias de caras interiores de una pieza, anchos de ranuras, diámetros internos, etc. ( Figs. 2-7 y 2-8 ).

Fig. 2-7 Fig. 2-8

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Compás de Exteriores:

Sirve para la toma de medidas externas de una pieza. ( Figs. 2-9 y 2-10 ) y transferirlas posteriormente a un instrumento de precisión como un vernier o un micrómetro.

Fig. 2-9

Fig. 2-10

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Micrómetro o Pálmer:

Instrumento mas común de precisión. Se usa para medir dimensiones exteriores, pudiendo adquirirse en diversos tamaños. Existen varios tipos, pero todos siguen el mismo principio de funcionamiento. ( Figs. 3-1 a 3-8 y 3-11 )

III. INSTRUMENTOS DE ALTA EXACTITUD

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Fig. 3-1

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Fig. 3-2

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Composición del Pálmer:

El manguito interior y la horquilla forman una sola pieza. A la horquilla va unido como un plano fijo de medición, el tope fijo. El manguito interior lleva por fuera una escala milimétrica. Por dentro tiene una rosca que sirve de guía para el husillo de medición y que es de un material templado. A este husillo va firmemente unido el tambor, que lleva una graduación. Las superficies frontales del tope fijo y del husillo o planos de medición, están cuidadosamente rectificadas. Para fijar el husillo, se utiliza el freno del anillo. Con objeto de que los planos de medición no se apliquen con presión excesiva, muchos pálmers están provistos de una matraca de tacto o sensitiva.

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Composición del Pálmer.- a) Horquilla, b) Manguito int. roscado, c)Husillo unido al tambor, d) Anillo roscado para ajuste de la rosca interior, e) Tope fijo f) Matraca de tacto

Fig. 3.3

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Modo de hacer una medición:

La rosca del husillo de medición tiene generalmente un paso de 0.5 mm;, es decir, que en una vuelta, se desplaza el husillo de medida y el tambor a él unido, en 0.5 mm. La parte achaflanada del tambor va dividida en 50 partes iguales. Cuando el tambor gira en el valor de una división, el husillo se desplaza en 0.5 mm.: 50 = 0.01 mm.

Con el canto delantero del tambor se leen sobre la graduación milimétrica del husillo los milímetros y medios mm. Las centésimas del milímetro se leen sobre la graduación del tambor.

Fig. 3-4 Fig. 3-5

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Uso del Pálmer:

Tanto la pieza a medir como los planos de medida del pálmer deben estar completamente limpios. Para medir una pieza, se va girando el tambor hasta que los planos de medida toquen la pieza.

Es de gran importancia para la exactitud de la medida, la presión con que se aplican los planos de medida contra la pieza a medir. Un buen Pálmer debe estar construido de tal manera que la presión de medida de 1 Kg. nos dé mediciones correctas.

Para conseguir esa presión, la fuerza ejercida por los dedos al girar el tambor tiene que ser de unos 60 g. Para que la fuerza de los dedos sea uniforme, se necesita poseer un sentido del tacto muy fino.

Al apretar demasiado fuerte o demasiado poco, se obtienen medidas incorrectas. Con la ayuda de una matraca sensitiva, se consigue imprimir la presión mas conveniente.

“La pieza a medir y el instrumento de medición deben tener la misma temperatura”.

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Fig. 3.6

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Fig. 3-7

Fig. 3-8

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Fig. 3-9

Fig. 3-10

Fig. 3-11

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Uso y cuidados que deben tenerse con los pálmers:

Los Pálmers son instrumentos de precisión por lo cual son de uso y cuidado delicado.

1. Seleccione el micrómetro que mejor se ajuste a la aplicación.

2. Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduaciones y otras especificaciones del micrómetro son las apropiadas para la aplicación.

3. No utilice el Pálmer sino para aquellas medidas en que sea imprescindible el uso y la gran exactitud de este instrumento.

4. Colóquese el Pálmer sobre el banco de trabajo, encima de una superficie blanda y lejos de otros instrumentos o herramientas.

5. No se debe realizar nunca un esfuerzo para medir sino lo que debe medirse con tacto. El Pálmer no es una prensa de husillo.

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6. Nunca gire el micrómetro violentamente.

7. Limpie todo el husillo y las caras de medición antes y después de utilizar el micrómetro. Use solo papel y/ó un trapo limpio y libre de pelusas.

8. No atornille el husillo de medida dando vueltas a la horquilla.

9. Limpie el Pálmer después de utilizarlo y engrase con una capa muy fina de vaselina, las partes pulidas.

10. Ajuste las líneas a cero, haga que se junten las caras de medición usando solo la perilla con trinquete o el tambor.

11. Lea las graduaciones del tambor directamente y desde el frente del instrumento.

12. Lea las instrucciones de almacenamiento:

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Los siguientes puntos deberán considerarse cuando se almacenen micrómetros:

• No exponga el micrómetro a la luz solar directamente • Almacene el micrómetro en un ambiente de baja humedad y bien ventilado • Guarde el micrómetro en un ambiente libre de polvo • No coloque el micrómetro directamente en el piso • Deje las caras de medición separadas entre 0,1 a 1,00 mm (0,004 “ – 0,040 “) • No bloquee el movimiento del husillo con el freno • Guarde el micrómetro en su estuche

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Fig. 3-12

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Fig. 3-13

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Micrómetro con indicador de carátula:

Es un instrumento que combina la precisión del indicador de esfera, o comparador, para presión de contacto uniforme, con la precisión del micrómetro de tornillo, para medición. ( Fig. 3-14 y 3-15).

Fig. 3-14

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Fig. 3-15 (1) (8) (4)

(3) (2) (6) (7) (5)

1) Arco2) Husillo de medición3) Yunque de medición4) Tambor graduado5) Triquete6) Seguro del husillo7) Escala principal8) Display (lector digital)

PARTES DEL MICROMETRO DE EXTERIORES

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Micrómetro para roscas:

Es parecido al micrómetro para exteriores, pero el husillo es puntiagudo para ajustarse al huelgo entre flancos en V de 60o de dos filetes contiguos y la punta de asiento está ranurada. ( Fig. 3-16 ).

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Varilla micrométrica (Telescópica):

Es un micrómetro para interiores, con graduaciones y forma de ajuste igual al micrómetro para exteriores. ( Figs. 3-17 y 3-18 )

Fig. 3-17

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Fig. 3-18

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Micrómetro para tubos:

Es un micrómetro especialmente diseñado para medir el espesor de las paredes de los tubos, manguitos y perfiles similares.( Fig. 3-19).

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Fig. 3-23

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Vernier con carátula:

Es un instrumento que combina el indicador de esfera, con un Vernier tradicional, con el objeto de hacer mas precisa la lectura de las mediciones.

Este tipo de instrumento puede tener una carátula de accionamiento mecánico o bien con un display del tipo digital como el del micrómetro que se vió anteriormente.

Fig. 3-24

PARTES DEL CALIBRADOR DIGITAL

1) Quijadas para medir interiores2) Quijadas para medir exteriores3) Tecla mm/pulg4) Tornillo de fijación del cursor5) Display6) Anillo de fricción7) Brazo principal8) Graduaciones de ref.9) Barra tope del cursor10) Barra de profundidad

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Uso y cuidados del Vernier :

Al igual que el micrómetro, el Vernier o Nonio es un instrumento de precisión y por lo tanto, delicado.

1. Seleccione el vernier que mejor aplique a lo que va a medir.

2. Asegurese de que el tipo, rango de medición, graduaciones y otras especificaciones del micrómetro son las apropiadas para la aplicación.

3. No utilice el vernier sino para aquellas medidas en que sea imprescindible el uso y la gran exactitud de este instrumento.

4. Colóquese el vernier sobre el banco de trabajo, encima de una superficie blanda y lejos de otros instrumentos o herramientas.

5. No se debe realizar nunca un esfuerzo para medir sino lo que debe medirse con tacto. El vernier no es una prensa

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6. Nunca maltrate o golpee el vernier.

7. Limpie todo el brazo principal, graduaciones, etc., y las quijadas de medición antes y después de utilizar el vernier. Use solo papel y/ó un trapo limpio y libre de pelusas.

8. Al deslizar el cursor cheque que el tornillo de fijación no esté apretado.

9. Limpie el vernier después de utilizarlo y engrase con una capa muy fina de vaselina, las partes pulidas.

10. Guarde el vernier después de utilizarlo, en el estuche correspondiente.

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Transportador de ángulos:

El comprobador o transportador de ángulos es un utensilio que sirve para medir ángulos en grados. Está constituido por una regla de acero, una limbo y un cabezal transportador. ( Fig. 3-25 ).

Fig. 3-25

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Medición y verificación de ángulos

Angulo es la diferencia de direcciones u orientaciones de dos rectas o dos planos. La magnitud de esa diferencia de direcciones se mide por comparación con la unidad angular llamada grado ( ° ).

La circunferencia tiene 360°. Cada grado tiene 60 minutos (60´) y cada minuto tiene 60 segundos ( 60 ´´).

Un ángulo recto tiene 90°. Un ángulo inferior a 90° se llama ángulo agudo y un ángulo superior a 90° se llama ángulo obtuso.

INSTRUMENTOS DE ALTA EXACTITUD

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Instrumentos para verificación de ángulos

En el taller es lo mas corriente usar magnitudes angulares fijas 30°, 45°, 60°, 90°, 120°, 135°, etc.

Para verificar y trazar ángulos rectos se utiliza la escuadra para diferentes condiciones de precisión.

También la exactitud de las escuadras debe ser verificada con regularidad colocando una escuadra con uno de sus lados hacia el lado de otra que se sabe correcta y verificando que no haya rendija de luz entre ambas. Ver figs. 3.26 y 3.27

INSTRUMENTOS DE ALTA EXACTITUD

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Fig. 3.26 Fig. 3.27

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Fig. 3-28

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Escuadra o Transportador Universal:

Instrumento que comprende: una regla, una escuadra universal, para marcar centros y un transportador. La regla es de acero y está ranurada para deslizar los demás elementos.

Este instrumento sirve como regla, para medir distancias, profundidades, como escuadra, para localizar centros y también para medir ángulos. ( Figs. 3-29 a 3-33 )

Medición con el Transportador Universal:

Los grados completos se leen sobre la graduación principal con el trazo del cero del nonio. El sentido de la lectura puede ser en sentido dextrórsum o en sentido sinistrórsum. Al leer los minutos del ángulo, se debe partir del cero del nonio en la misma dirección que se sigue para leer los grados.

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Fig. 3.29

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Fig. 3-30

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Fig. 3-31

Fig. 3-32

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Fig. 3-33

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Galgas para brocas:

Son calibradores que se emplean para la determinación fácil y rápida de los diámetros de las brocas helicoidales. Los hay para tamaños de brocas específicos numeradas y con la medición en milímetros o en fracciones y milésimas de pulgada. (Fig. 3-35 y 3-35a).

Fig. 3-35 Fig. 3-35a

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Calibrador de lainas:

El calibrador de lainas es un juego de láminas delgadas de acero de diferente espesor y que se utilizan para comprobar, inspeccionar o conocer la distancia en una ranura. Normalmente cada laina tiene anotado el espesor de la misma. ( Fig. 3-36 ).

Fig. 3-36

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Galgas para diámetros y/ó radios:

Es una galga constituida por laminillas de acero, que se utilizan para comprobar, inspeccionar o trazar piezas que tienen un radio específico. Puede ser un juego de galgas para radios interiores y/ó exteriores. ( Fig. 3-37 )

Fig. 3-37

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Galgas para roscas:

Esta galga sirve para determinar rápidamente el paso o el número de hilos por pulgada de una pieza roscada exterior o interiormente. ( Fig. 3-38 )

Fig. 3-38

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Compás para interiores y Compás para exteriores:

Es un instrumento que está formado por dos brazos de acero, cuya abertura se ajusta mediante tornillo y tuerca. Se emplea para medir distancias entre puntos ya sea para medir interiores como diámetros, tubos internos, etc. o bien espesores, diámetros externos, etc. se usan para transferir medidas a instrumentos de mayor precisión. (Figs. 3-39 a 3-42).

Fig. 3-39

Fig. 3-40

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Fig. 3-42 Fig. 3-41

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Galgas telescópicas:

Es un utensilio que consta de un mango y dos brazos, el menor de ellos es telescópico. Después de haberse ajustado en el orificio, la galga puede trabarse en posición para medirse luego con un micrómetro. ( Figs. 3-43y 3-44).

Fig. 3-43

Fig. 3-44

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Nivel de burbuja:

Este instrumento sirve para conocer la diferencia de altura entre dos puntos. Consiste en un pequeño tubito de vidrio casi lleno de un líquido, montado en una regla. La posición de la burbuja en el tubito determina los planos de nivel.

Verificación por medio del nivel de burbuja

Los niveles de burbuja se prestan para comprobar pequeñas diferencias de paralelismo con la horizontal o vertical. Se utilizan a la hora de sujetar las piezas sobre las máquinas - herramientas y también en el montaje de máquinas.

Fig. 3.45

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El nivel mas usual es el nivel de precisión, llamado así para distinguirlo de los mas sencillos montados por lo general en cajas de madera.

Por medio del nivel en forma de marco, pueden ponerse de manifiesto faltas de verticalidad en piezas. La parte primordial de un nivel de burbuja es el tubo de vidrio que va encerrado en un cuerpo metálico.Fig. 3.45

El tubo de vidrio suele ser esmerilado y en forma de tonel y contiene éter, salvo una burbuja. La burbuja se mantiene en lo mas alto y sólo cambia de sitio al cambio de dirección del tubo. Al separarse el nivel de la posición horizontal la burbuja se moverá hacia la derecha o hacia la izquierda.

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La superficie de apoyo de los niveles es de forma prismática con el objeto de que puedan adaptarse sobre arboles. Para el manejo de niveles de burbuja, hay que conocer su sensibilidad. Fig. 3.46

Fig. 3.46

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En las figuras se muestran la nivelación de un árbol con un nivel de precisión y la verificación de la verticalidad por medio de un nivel en forma de marco.

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CONCLUSION

Para desarrollarse como controlador de la calidad en una empresa o taller, se requiere disposición y actitud para ser receptivo e investigador de los orígenes; tanto de los aciertos como de los posibles errores que se llegaran a dar buscando siempre con objetividad áreas de oportunidad para la permanencia de la mejora continua.

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BIBLIOGRAFIA

CENAM Edo, de Querétaro. México. MITUTOYO MEXICANA .S. A . de MEXICO C.P. 53630 Naucalpan, Edo. De Mex.