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METROLOGÍA EQUIPOS DE MEDIDA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 1 de 62

Ensayos Físico-Químicos

TEMA 3

METROLOGÍA

EQUIPOS DE MEDIDA

Ciclo Formativo: Laboratorio de Análisis

y Control de Calidad



METROLOGÍA

1. INTRODUCCIÓN.

La metrología es la ciencia de la medida. Tiene por objetivo el estudio de los sistemas de medida

en cualquier campo de la ciencia. También tiene como objetivo indirecto que se cumpla con la calidad

La Metrología tiene dos características muy importantes:

- El resultado de la medición.

- La incertidumbre de la medida.

En todo proceso de control de calidad de productos y procesos es necesario el realizar

mediciones.

Para poder realizarlas existirá en el laboratorio un SISTEMA DE MEDICIÓN:

- Instrumentos y equipos de medida.

- Procedimientos escritos de medición (PNT).

- Documentos de calibración de equipos.

- Documentos y fichas de mantenimiento.

- Control de documentación.

- Regulación de las condiciones ambientales de laboratorio.

Los físicos y la industria utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus

mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros, hasta potentes microscopios,

medidores de láser e incluso aceleradores de partículas.

Por otra parte, la Metrología es parte fundamental de lo que en los países industrializados se

conoce como "Infraestructura Nacional de la Calidad", compuesta además por las actividades de:

normalización, ensayos, certificación y acreditación, que a su vez son dependientes de las actividades

metrológicas que aseguran la exactitud de las mediciones que se efectúan en los ensayos, cuyos

resultados son la evidencia para las certificaciones.

Para cualquier producto fabricado, la Metrología es fundamental para apoyar el control de la

producción. La metrología permite determinar si los productos responden a normas o especificaciones

de fabricación, si cumplen normas sobre salud y seguridad y su impacto en el medio ambiente.

A nivel internacional y con la globalización, deben adoptarse unos criterios comunes y adoptar

un sistema internacional de unidades de medida que permita que el consumidor conozca las

características técnicas de los productos o equipos. La metrología permite asegurar la comparabilidad

internacional de las mediciones y por tanto la intercambibilidad de los productos a nivel internacional.

La metrología es la rama de la ciencia que se ocupa de las mediciones, de los sistemas de

unidades y de los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Esta comprende los aspectos

teóricos y prácticos de las mediciones y su incertidumbre en los campos de aplicación científico,

industrial y legal.



La Metrología es, simplemente, la ciencia y arte de medir "bien". Como las mediciones son

importantes en prácticamente todos los procesos productivos, su relevancia para la Calidad es evidente.

Medir "bien" no es sólo medir con cuidado, o utilizando el procedimiento y los instrumentos

adecuados. Además de lo anterior, se trata de que las unidades de medida sean equivalentes, es decir,

que cuando yo mido por ejemplo 3,6 cm, "mis" centímetros sean los mismos que los de un francés,

coreano o eskimal.

Esto se asegura cuando cada país tiene una infraestructura metrológica, compatible y ligada con

las infraestructuras metrológicas de otros países, consistente en la disponibilidad de laboratorios donde

se pueda calibrar los instrumentos de medición. La compatibilidad entre países se asegura mediante

intercomparaciones periódicas, en las cuales un determinado patrón de medida es medido

sucesivamente por los diferentes laboratorios.

2. SISTEMA METROLÓGICO INTERNACIONAL:

La Oficina Internacional de Pesas y Medidas, el BIPM, fue establecida en el Artículo 1 de

la Convención de Metro, de 20 de Mayo de 1875, y está encargada de proporcionar las bases para

que un único sistema coherente de medidas se utilice en todo el mundo. El sistema métrico decimal,

que data de la época de la Revolución Francesa, se basaba en el metro y el kilogramo. Bajo los términos

de la Convención de 1875, se fabricaron nuevos prototipos del metro y del kilogramo y se adoptaron

formalmente por la primera Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) en 1889.

Este sistema fue desarrollándose a lo largo del tiempo, de modo que ahora incluye siete

unidades básicas. En 1960, en la 11ª CGPM, se decidió que se debería llamar Sistema Internacional

de Unidades, SI. El SI no es estático, sino que evoluciona para responder a las crecientes demandas de

medida, en todos los niveles de precisión y en todas las áreas de la ciencia, la tecnología y el empeño

humano. Este documento es un resumen de la Publicación sobre el SI, realizada por el BIPM, en la que

se describe el estado actual del SI.

El Sistema Metrológico Internacional está compuesto primordialmente por la Convención del

Metro (Convention du Mètre), el Comité Internacional de Pesos y Medidas (Comité Internationaldes

Poids et Mesures, CIPM), la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (Bureau International des Poids et

Mesures, BIPM) y el conjunto de Institutos Nacionales de Metrología (National Metrology Institutes,

NMI) del mundo, que se agrupan en Organizaciones Regionales de Metrología.

Un hito en el Sitema Metrológico Internacional es el Acuerdo de Reconocimiento Mutuo

(Mutual Recognition Arrangement, MRA) del CIPM (Comité Internacional de Pesos y Medidas) firmado

por los directores de las distintas organizaciones Regionales de Metrología a partir del año 1999 y cuyo

objetivo es establecer la equivalencia de los patrones nacionales y el reconocimiento de los certificados

de calibración y medición que emiten los distintos centros de metrología. En España es el CEM (Centro

Español de Metrología).



3. SISTEMA METROLÓGICO NACIONAL.

El Centro Español de Metrología (CEM) es el máximo órgano técnico en el campo de la

metrología en España. Es un organismo autónomo.

Las funciones que desempeña este organismo son:

- Custodia, conservación y diseminación de patrones nacionales de unidades de medida.

- Soporte de trazabilidad a la red de laboratorios de calibración y ensayo e industria.

- Funciones de la Administración General del Estado en materia de metrología legal.

- Gestión del Registro de Control Metrológico.

- Formación de especialistas en metrología.

- Representación de España en las organizaciones metrológicas internacionales.

La infraestructura metrológica española está formada por el Centro Español de Metrología

(CEM) y los Laboratorios Asociados a él (en la actualidad ROA, I. Óptica-CSIC, INTA, LMRI-CIEMAT, LCOE

e ISCIII). Todos ellos forman la cúspide de la pirámide metrológica nacional, donde se establecen y

mantienen los patrones primarios de las unidades de medida correspondientes al Sistema Internacional

de Unidades (Sistema SI).

La diseminación de las unidades de medida por todo el país, desde el nivel primario hasta las

mediciones realizadas en la industria, el comercio, la ciencia, la educación o los servicios, manteniendo

una trazabilidad demostrable a los patrones nacionales, se realiza mediante el concurso de laboratorios

de calibración, acreditados por la Entidad Nacional de Acreditación (ENAC). Este conjunto de

laboratorios, junto con ENAC, constituye parte importante de la infraestructura metrológica española.



4. CAMPOS METROLÓGICOS SEGÚN LA OFICINA INTERNACIONAL DE PESOS Y

MEDIDA (BIMP).

CAMPO TEMÁTICO SUBCAMPO Patrones e instrumentos destacables

MASA y magnitudes relacionadas

Medición de masas

Fuerza y presión

Volumen y densidad

Masas y balanzas patrón, células de carga, verificadores de pesos muertos, máquinas de fuerza, viscosímetros,…

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Corriente alterna

Corriente continua

Alta frecuencia

Alta tensión e intensidad

Efectos cuánticos, convertidores alterna continua, condensadores patrón, convertidores térmicos, calorímetros, fuentes de referencia de alta tensión

LONGITUD

Interferometría

Metrología dimensional

Mediciones angulares

Control de formas

Calidad superficial

Sistemas interferométricos, láser de medida, bloques patrón, columnas de bloques escalonadas, patrones de diámetro interior y exterior, microscopios de medida, vidrios de planitud, MMC, defectos de forma, polígonos ópticos, patrones de rugosidad y escalón…

TIEMPO Y FRECUENCIA Medida del tiempo

Frecuencia

Reloj atómico de Cesio, equipos para medir intervalos de tiempo, relojes y fuentes atómicas, osciladores de cuarzo, láseres, contadores,..

TERMOMETRÍA

Medición Tª con contacto

Medición Tª sin contacto

Humedad

Termómetros de gas y resistencia, termopares, cuerpos negros de alta temperatura, radiómetros criogénicos, pirómetros, fotodiodos de silicio, generadores presión/humedad,…

FOTOMETRÍA Y RADIOMETRÍA

Radiometría óptica

Fotometría

Colorimetría

Fibras ópticas

Radiómetros, detectores, fuentes de láser estabilizadas referencia, fotodiodos, detectores de eficiencia cuántica, espectrofotómetros, materiales de referencia, fibras de Au,…

ACÚSTICA

Medición acústica gases

Acelerometría

Medición acústica líquido

Ultrasonidos

Acelerómetros, transductores de fuerza, vibradores, láser, hidrófonos, medidores de frecuencia ultrasónica, balance fuerza radiación,

CANTIDAD DE SUSTANCIA

Química medio ambiental

Química clínica

Química materiales

Bioquímica

Microbiología

Gasómetros de campana, contadores rotativos de gas, contadores de turbina, patrones de volumen, patrones efecto Coriolis, medidores de nivel, medidores inductivos de flujo, anemómetros,…

FLUJO

Caudal gases (volumen)

Caudal de agua (volumen, masa y energía)

Caudal otros líquidos

Anemometría

Materiales de referencia certificados, espectro-metro de masas, cromatógrafos, materiales puros, materiales certificados,…



5. IMPORTANCIA DE LA CALIBRACIÓN EN LOS LABORATORIOS DE ENSAYO:

El comportamiento de los equipos de medición y ensayo puede cambiar en el transcurso del

tiempo debido a:

- La influencia ambiental.

- El desgaste natural.

- La sobrecarga.

- Uso inapropiado,…

Por lo tanto la exactitud del resultado de la medición de un equipo necesita ser comprobado en

el tiempo.

Para poder realizar el procedimiento conocido como calibración, el valor de una cantidad

medida por el equipo se compara con el valor de la misma cantidad proporcionada por un patrón de

medida.

Por ejemplo, un tornillo micrométrico puede calibrarse con un conjunto de bloques de longitud

conocida, y para calibrar una balanza o una báscula se utiliza un conjunto de masas patrón.

La comparación con patrones revela si la exactitud del equipo de medida está dentro de las

tolerancias especificadas por el fabricante o dentro de los márgenes de error prescrito.

Con los resultados de la calibración, se conoce la desviación que tiene el instrumento con

respecto al patrón que representa el valor correcto, y esto nos permite corregir sus lecturas de medida.

Las medidas que se realicen deben estar referidas a patrones de calidad superior.

La trazabilidad permite referir la precisión de una medida a un patrón aceptado legalmente.



El calibrado puede realizarse por comparación con:

a) Un patrón primario.

b) Un patrón secundario que sea de mayor precisión que el instrumento a calibrar.

c) Una fuente de señal conocida.

El primero paso en la graduación de la escala de un instrumento consiste en localizar

determinados puntos fijos. La división de la escala en un número especificado de intervalos se efectúa

después con referencia a los puntos fijos. Como ejemplo, consideremos un sencillo termómetro de

líquido en tubo de vidrio. En muchos casos la escala puede considerarse lineal y de 100 grados Celsius

entre el punto de fusión del hielo y el de ebullición del agua a la presión atmosférica normal. Los puntos

fijos 0 C y 100 C se obtienen manteniendo un termómetro en hielo en fusión y en agua en ebullición,

respectivamente; la distancia entre estos puntos fijos puede dividirse entonces en 100 partes iguales.

Es esencial que, después de haber graduado y calibrado unos instrumentos de medida, sea

probado con el fin de determinar sus errores. Esta operación se conoce con el nombre de verificación y

se emplea para averiguar su el aparato cumple efectivamente con una especificación pre-escrita.

Para todo tipo de elementos de medición (calibre, micrómetro, goniómetro, etc.) es necesario

contar con una ficha de registro donde aparecerán detallados todos sus datos (código de mismo, marca,

resolución, rango de medida, etc.) y los valores tomados de cada calibración (informe con las medidas

realizadas, diferencias, repetibilidad, incertidumbre, et.).



6. CONCEPTOS RELACIONADOS CON LA METROLOGÍA.

En el ámbito metrológico los términos tienen significados bien específicos y estos están

contenidos en el Vocabulario Internacional de Metrología o VIM.

Podemos ver aquí distintas definiciones de conceptos relacionados con la metrología:

- Resolución: mínima variación de la magnitud a medir que es detectable por el objeto.

- Incertidumbre: error máximo. Máxima diferencia entre el resultado obtenido y el

verdadero.

- Repetibilidad: intervalo de variación de los resultados de la medición de una cierta

magnitud repitiendo la medición con los mismos instrumentos, procedimientos y

condiciones.

- Calibración: procedimiento que permite determinar la incertidumbre de un instrumento

hasta su próxima calibración.

- Patrón: Un patrón puede ser un instrumento de medición, una medida materializada, un

material de referencia o un sistema de medida destinado a definir, realizar o reproducir una

unidad o varios valores de magnitud para que sirvan de referencia. Por ejemplo, la unidad

de la magnitud “masa”, en su forma materializada, es un cilindro de metal de 1 kg.

- Verificación de la producción: tolerancia y acabado de las piezas fabricadas. El producto

cumple los requisitos.

- Error de cero: es la indicación cuando el instrumento se halla en las condiciones del uso

especificado y se le aplica una magnitud física de magnitud cero. Por ejemplo cuando

colocamos el calibre en posición “0” y medimos la medida indicada en ese momento.

- Trazabilidad: la trazabilidad consiste en la capacidad de relacionar una medición con una

referencia determinada (por ejemplo un patrón internacional) mediante una cadena

ininterrumpida y documentada de calibraciones, cada una de las cuales contribuye a la

incertidumbre de medida.

- Tolerancia dimensional: como a la cantidad total que se permite variar en la fabricación de

una pieza respecto de lo indicado en el plano.

- Medida analógica: representación de la medida en forma de escala con una varilla

indicadora o marcador.

- Medida digital: representa la medida con dígitos o números en una pantalla.



7. CONDICIONES AMBIENTALES DEL LABORATORIO DE METROLOGÍA.

Un laboratorio de metrología y los equipos de medida deben de estar en condiciones adecuadas

de temperatura, humedad y conservación.

Estas condiciones ambientales podrían ser las siguientes:

- Aislamiento del exterior frente a la humedad, vibraciones, etc..

- Temperatura controlada 20 ºC ± 0,5 ºC. Los resultados de las medidas vienen referenciados

a una temperatura, 20 ºC, por lo tanto se debe trabajar en un local que se aproxime lo más

posible a esta temperatura.

- Humedad inferior al 60 % (para evitar oxidación). En algunas ocasiones puede resultar

necesario un control más estricto de la humedad.

- Acondicionamiento del aire: control de la calidad del aire (contaminantes) y tamaño de las

partículas de polvo.

- Presión atmosférica, no es muy habitual pero puede resultar necesario en algunos casos

muy concretos el control de este parámetro.

- Ausencia de vibraciones: las vibraciones podrían dar lugar a desplazamientos

imperceptibles de las muestras bajo medición, o de ciertos órganos de las máquinas de

medición o generar un ruido (electrónico, radiación,.. en equipos eléctricos o electrónicos)

que hiciera imposible la medición.

Cuando se pretende medir con cierta exactitud la longitud de un objeto, por ejemplo, es

necesario conocer su temperatura, así como el valor del coeficiente de dilatación.

Las mediciones de gran exactitud únicamente pueden realizarse en locales que cumplan las

características indicadas anteriormente.



8. FUENTES DE ERROR EN METROLOGÍA.

La medición está siempre sometida a la presencia de numerosas fuentes de error. A

continuación se muestran alguna a modo de ejemplo:

También pueden clasificarse los errores:

a) Error de lectura: cometido por el observador cuando lee la indicación de un instrumento. Las

principales causas que dan origen a errores de este tipo son:

a. Interpretaciones equivocadas de lectura.

b. Errores de paralaje.

c. Estimación falsa de la parte fraccionada en una escala,…

b) Error de indicación: es el error obtenido por la diferencia entre el valor indicado y el valor

verdadero de la cantidad, teniendo en cuenta el signo de ambos.

c) Error de escala: debido a la diferencia entre la posición de la marca de la escala y su posición

teórica en una escala correctamente graduada en el instrumento. Esto es, la escala del

instrumento puede presentar imperfecciones.

d) Error de cero: es la indicación cuando el instrumento se halla en las condiciones del uso

especificado y se le aplica una magnitud física de magnitud cero. Por ejemplo cuando colocamos

el calibre en posición “0” y medimos la medida indicada en ese momento.

Y otros: - Falta de unidades o incertidumbre en la medida.

- Muestra no representativa.

- Desconocimiento de efectos condiciones ambientales en la medida (densidad-temperatura).

- Valores inexactos de los patrones y referencias.

- Errores en el tratamiento matemático de los datos.

- Fatiga por repetición de medidas por parte del operario.

- Valores inexactos de constantes en los cálculos.



EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDIDA

Son muchos los equipos e instrumentos de medida que se utilizan en procesos de fabricación y

control de calidad. En este apartado vamos a estudiar los equipos más comunes de disposición en

laboratorios de control de calidad.

Los instrumentos de medida se pueden clasificar según la magnitud que mida el instrumento:

- Masa: balanza, báscula, espectrómetro de masas,…

- Tiempo: cronómetro, reloj, reloj atómico,…

- Longitud: cinta métrica, regla, calibre, micrómetro, reloj comparador, interferómetro,..

- Ángulos: goniómetro, sextante, transportador de ángulos,..

- Temperatura: termómetro, termopar, pirómetro,..

- Presión: barómetro, manómetro, tubo de Pitot,…

- Velocidad: velocímetro, anemómetro, tacómetro,…

- Propiedades eléctrica: amperímetro, galvanómetro, óhmetro, voltímetro, osciloscopio,…

- Volúmenes: pipeta, probeta, bureta, matraz aforado,…

- Otras magnitudes: colorímetro, espectroscopio, microscopio, contador geiger, sismógrafo,

pHmetro, dinamómetro, turbidímetro, sonómetro,..

Los instrumentos de medida los podemos clasificar también según como se registra el resultado:

- Instrumentos indicadores: el valor de la cantidad medida se indica visualmente, pero no se

registra. Ejemplo: termómetro, regla, amperímetro, manómetro,..

- Instrumentos registradores: los valores de la cantidad medida se registran gráficamente.

Ejemplo: registrador acabado superficial, tacómetro vehículo,

Dependiendo del tipo de medida que realizan también se pueden clasificar como:

- Medida directa: cuando el valor de la medida viene indicado en el mismo equipo o aparato

de medida. Por ejemplo cuando se mide la longitud con una regla o la masa con una

balanza.

- Medida indirecta: cuando el valor de la magnitud se obtiene midiendo los valores de otras

magnitudes relacionadas con aquélla mediante una fórmula o ley física. Ejemplo una

superficie rectangular que se obtiene por medida de los lados y se multiplican estas dos

medidas para obtener el resultado.



EL CALIBRE O PIE DE REY

1. EL CALIBRE O PIE DE REY.

Es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde

centímetros hasta fracciones de milímetros: 1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro y/o 1/50 de

milímetro en una de sus escalas o desde pulgadas hasta fracciones de ésta: 1/16 de pulgadas a 1/128 de

pulgadas.

1. Mordaza para medidas externas.

2. Mordazas para medidas internas.

3. Corredera para medida de profundidades.

4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros

5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgadas.

6. Nonio para la lectura de fracciones de milímetros en que esté dividido.

7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.

8. Botón de deslizamiento y freno.

Consta de una "regla" con dos escalas, milimétrica inferior y en pulgadas la superior. Esta regla

tiene una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una

escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro y fracciones de pulgadas

utilizando como fundamento de medida el nonio en el caso de calibres manuales, o medida directa en e

caso de calibres digitales como el de la figura.

Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones

internas y profundidades.

Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado, delicadeza,

con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la corredera de profundidad). Deben evitarse

especialmente las limaduras, que pueden alojarse entre sus piezas y provocar daños.



Ventajas:

• De uso fácil y rápido.

• De diversas formas y tamaños para cualquier necesidad.

• Fácil de trasladar.

• Los calibres mecánicos presentan buena durabilidad (resistentes frente a golpes y desgaste).

• Muy recomendable en relación precio-calidad.

Desventajas:

• Inferior en rendimiento frente a un micrómetro.

• Requiere de elementos caros para su calibración.

• Los calibres digitales tienen menor durabilidad (por golpes, humedad o salpicaduras).

Podemos tener tres tipos de calibres: manuales, de lectura analógica y digitales.

Calibre manual

Calibre de lectura analógica

Calibre digital



2. APLICACIÓN Y USO.

El calibre se usa generalmente en mecánica y en cualquier operación que requiera la medición

de piezas de mediano y pequeño tamaño. Habitualmente se miden piezas que deben ser fabricadas con

una tolerancia mínima posible.

En este tema trabajaremos con la regla de milímetros, pero se pueden aplicar todos los pasos a

la medida en pulgadas.

Las medidas que puede tomar son:



Como conocer la precisión de un calibre:

La precisión del calibre viene dada por el nonio y las divisiones que tiene. Las más habituales

suelen ser 1/10; 1/20 y 1/50.

En la figura se muestra una regla fija con la regla móvil con las distintas divisiones y el grado de

sensibilidad del equipo. Se muestra además un ejemplo de medición con las medidas correspondientes.

Ejemplo 1. Medida de calibre 1/10 mm.

Observando el ejemplo podemos ver que el cero de la escala móvil justo ha pasado de la

graduación 4 mm de la regla fija, sin llegar a 5 mm. Esta medida será por tanto 4,0 mm + la medida que

marque el nonio. Observamos en el nonio la línea que coincide exactamente con una línea de la regla

fija, que en nuestro caso está situada en el valor 5, que será el valor a añadir a nuestros 4 mm que ya

teníamos. Así la medida quedará con la incertidumbre del instrumento:

4,0 mm + 0,5 mm = 4,5 ± 0,1 mm




Observando el ejemplo podemos ver que el cero de la escala móvil justo ha pasado de la

graduación 24 mm de la regla fija, sin llegar a 25 mm. Esta medida será por tanto 24,00 mm + la medida

que marque el nonio. Observamos en el nonio la línea que coincide exactamente con una línea de la

regla fija, que en nuestro caso está situada en el valor 7, que será el valor a añadir a nuestros 24 mm

que ya teníamos. Así la medida quedará con la incertidumbre del instrumento:

24,00 mm + 0,70 mm = 24,70 ± 0,05 mm


Observando el ejemplo podemos ver que el cero de la escala móvil (A) justo ha pasado de la

graduación 13,00 mm de la regla fija, sin llegar a 14,00 mm. Esta medida será por tanto 13,00 mm + la

medida que marque el nonio. Observamos en el nonio la línea que coincide exactamente con una línea

de la regla fija (B), que en nuestro caso está situada poco más allá del valor 7 y la segunda división, que

será el valor 0,72 mm; a añadir a 13,00 mm que ya teníamos. Así la medida quedará con la

incertidumbre del instrumento:

13,00 mm + 0,72 mm = 13,72 ± 0,02 mm



3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

El principio de funcionamiento del calibre está basado en el nonio o Vernier. Permite la

apreciación de una medida con mayor precisión al complementar las divisiones de la regla principal del

instrumento de medida.

Partiendo de una regla de divisiones iguales y definiendo:

u: unidad de la regla (1 mm en nuestra regla).

n: número de divisiones del nonio (20 en la regla de la figura).

L: longitud del nonio, distancia entre la primera y última división del nonio (19 mm).

A: apreciación, medida más pequeña que puede representar: 1/20 = 0,05 mm

S = separación entre dos divisiones sucesivas del nonio: 19/20 = 0,95 mm.

El nonio o escala vernier toma un fragmento de la regla –que en el sistema decimal es un

múltiplo de diez menos uno: 9, 19, 49… y lo divide en un número más de divisiones: 10, 20,...

En la figura se toman 19 divisiones de la regla y la dividen en veinte partes iguales; de tal modo

que cada una de estas divisiones sea de 0,95 unidades de la regla. (19/20 = 0,95 mm).

Esto hace que si la división cero del nonio coincide con la división cero de la regla, la distancia

entre la primera división de la regla y la primera del nonio sea de 0,05 mm; que entre la segunda división

de la regla y la segunda del nonio haya una diferencia de 0,10; y así, sucesivamente, de forma que entre

la vigésima (20) división de la regla y la vigésima del nonio haya 1,00 (A); es decir la 20 división del nonio

coincide con la 19 de la regla, según se ha dicho en la forma de construcción del nonio.

Esto hace que en todos los casos en los que el punto “0” del nonio coincide con una división de

la regla el punto 20 del nonio también lo hace.

Cuando se desplace el nonio sobre la regla fija, independientemente de cuanto se separe habrá

una división que se ajustará a una división de la regla.



Ejemplos:



4. OTROS CALIBRES Y CALIBRES ESPECIALES.

Existen diversas formas de calibres pie de rey en el mercado, según sea la utilización que se le

tenga que dar, las longitudes de las patas y de la regla son especiales y de grandes longitudes,

(hasta 2000 mm de regla y 200 mm de patas) en la siguiente lista se nombran algunos:

• Con patas en escuadras hacia el interior o hacia el exterior.

• Con la pata de la regla escalada cilíndrica.

• Con las patas paralelas largas y estrechas.

• Con la pata de la regla escalada desplazable.

• Con puntas en la escuadra hacia el exterior.

• Con reloj e indicador de precisión constantes.

• Con partas terminadas en punta o puntas cónicas.

• Calibre para zurdos.

• Con la pata de la corredera, girable o inclinable.

• Para medición de 3 y 5 labios, que se utiliza para la medición de fresas, escariadores, brocas

y ejes de cuñas por ejemplo.

• Con patas intercambiables.

• Para controlar los discos de freno de los vehículos.

• Especiales de medida de profundidad.

Ejemplos:

Calibre de medición universal

Calibre para medidas interiores



Calibre profundidad

Calibre para medida de troncos

Calibre para medidas en escuadra

Calibre huecos u orificios.



EL MICRÓMETRO O PALMER

1. EL MICRÓMETRO O PALMER

El micrómetro, también denominado tornillo de Palmer, calibre Palmer o simplemente Palmer,

es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos pequeños con bastante precisión.

Este tornillo micrométrico tiene una precisión del orden de centésima de milímetro ó en algunos

casos de milésimas de milímetro: 0,01 mm ó 0,001 mm (micra), respectivamente.

1. Cuerpo: constituye el armazón del micrómetro. Suele disponer de unas placas de aislante

térmico para evitar la variación de la medida por dilatación.

2. Tope: determina el punto cero de la medida; suele ser de un material duro para evitar el

desgaste y mejorar la medida.

3. Espiga: elemento móvil que determina la lectura del micrómetro. La punta también suele

ser de metal duro para evitar el desgaste.

4. Palanca de fijación: permite bloquear el desplazamiento de la espiga.

5. Trinquete: limita la fuerza ejercida al realizar la medición.

6. Tambor móvil: solidario a la espiga en la que está grabada la escala móvil de 50

divisiones.

7. Tambor fijo: solidario al cuerpo, donde está grabada la escala fija de 0 a 25 mm.

Para proceder con la medición posee dos extremos que son aproximados mutuamente merced a

un tornillo de rosca fina que dispone en su contorno de una escala grabada, la cual puede incorporar

un nonio. La longitud máxima mensurable con el micrómetro de exteriores es de 25 mm normalmente,

si bien también los hay de 0 a 30, siendo por tanto preciso disponer de un aparato para cada rango de

tamaños a medir: 0-25 mm, 25-50 mm, 50-75 mm...

Además, suele tener un sistema para limitar la torsión máxima del tornillo, necesario pues al ser

muy fina la rosca no resulta fácil detectar un exceso de fuerza que pudiera ser causante de una

disminución en la precisión.



Micrómetros según la indicación de medida y precisión.

Micrómetro clásico analógico

Micrómetro con nonio

Micrómetro de lectura analógica

Micrómetro digital



Micrómetros según la indicación de medida y precisión.

Micrómetros de interiores

Micrómetros de profundidades

Otros micrómetros especiales



2. APLICACIÓN Y USO MICRÓMETROS.

A continuación se muestras distintos usos del micrómetro.

Uso del micrómetro:

Para el manejo adecuado del micrómetro, sostener la mitad del cuerpo en la mano izquierda, y

el manguito o trinquete en la mano derecha, mantener la mano fuera del borde del yunque.

Algunos micrómetros vienen provistos de material aislante del calor, por lo que hay que sujetar

por esta zona para que el calor de la mano no afecte a la medida.

El trinquete asegura que la presión de medición es la adecuada mientras se mide.

Inmediatamente antes de que el husillo entre en contacto con el objeto, girar el trinquete

suavemente, con los dedos. Cuando el husillo haya tocado el objeto se dan de tres a cuatro vueltas

ligeras al trinquete a una velocidad uniforme (el husillo puede dar 1,5 ó 2 vueltas libres). Hecho esto, se

ha aplicado una presión adecuada al objeto que se está midiendo.



Si acerca la superficie del objeto directamente girando del manguito, el husillo podría aplicar

una presión excesiva y obtener una medición incorrecta.

Cuando hayamos tomado nota de la medida, despegar el husillo de la superficie del objeto

girando el trinquete en dirección opuesta.

Cuando el micrómetro se usa constantemente o de una manera inadecuada, el punto cero del

micrómetro puede desalinearse. Si el instrumento sufre una caída o algún golpe fuerte, el paralelismo y

la lisura del husillo y el yunque, algunas veces se desajustan y el movimiento del husillo es anormal.

1) El husillo debe moverse libremente.

2) El paralelismo y la lisura de las superficies de medición en el yunque deben ser correctas.

3) El punto cero deberá obtenerse con husillo en contacto con yunque o habrá de corregirse.

Es esencial poner el micrómetro en contacto correcto con el objeto a medir.

Cuando se mide un objeto cilíndrico, es una buena práctica tomar la medición dos veces; cuando

se mide por segunda vez, gire el objeto 90º.

No levantar el micrómetro con el objeto sostenido entre el husillo y el yunque.



No girar el manguito hasta el límite de su rotación, no gire el cuerpo mientras sostiene el

manguito.

Como corregir el punto cero

El micrómetro usado por un largo período de tiempo o inapropiadamente, podría experimentar

alguna desviación del punto cero; para corregir esto, los micrómetros traen en su estuche un patrón y

una llave. Cuando la graduación cero está desalineada.

1) Fijar el husillo con el seguro (dejar el husillo separado del yunque)

2) Insertar la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero de la escala graduada.

3) Girar la escala graduada para prolongarla y corregir la desviación de la graduación.

4) Verifique la posición cero otra vez, para ver si está en su posición.

Mantenimiento del micrómetro:

Antes de guardarlo, limpiar bien las superficies de polvo y manchas de aceite.



3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

El micrómetro usa el principio de un tornillo para transformar pequeñas distancias que son

demasiado pequeñas para ser medidas directamente, en grandes rotaciones que son lo suficientemente

grandes como para leerlas en una escala. La precisión de un micrómetro se deriva de la exactitud del

tornillo roscado que está en su interior.

El principio de funcionamiento o de operación de un micrómetro se basa en que, si un tornillo

montado en una tuerca fija se hace girar, el desplazamiento de éste en el sentido longitudinal, es

proporcional al giro dado

Todos los tornillos micrométricos empleados en el sistema métrico decimal tienen una longitud

de 25 mm, con un paso de rosca de 0,5 mm, de modo que girando el tambor una vuelta completa el

palpador avanza o retrocede 0,5 mm.

El micrómetro tiene una escala longitudinal, línea longitudinal que sirve de fiel, que en su parte

superior presenta las divisiones de milímetros enteros y en la inferior las de los medios milímetros,

cuando el tambor gira deja ver estas divisiones.

En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales,

indicando la fracción de vuelta que ha realizado, una división equivale a 0,01 mm. (0,5 mm en 50

divisiones: 0,5 mm /50 = 0,01 mm.

Detalle del micrómetro, con una lectura de 5,78 mm

Para realizar una lectura, nos fijamos en la escala longitudinal donde podemos observar como se

indica que ha pasado de 5 mm (parte superior de la regla) y además 0,5 mm que indica la división que

podemos observar por debajo de la línea horizontal; así la medida será:

5,00 mm + 0,50 mm + la medida que indica el tambor

Miramos ahora la división del tambor y observamos que coincide con el valor 28 (0,28 mm) a

añadir a nuestra medida; así:

5,00 mm + 0,50 mm + 0,28 mm = 5,78 ± 0,01 mm

En los micrómetros clásicos la posición del tambor circular se lee directamente, pero en los más

modernos se acompaña la lectura de un nonio que permite mejorar la precisión del instrumento. Otros

micrómetros más avanzados permiten una lectura digital.



Micrómetro con nonio.

Más sofisticada es la variante de este instrumento que, en adición a las dos escalas expuestas,

incorpora un nonio. En la imagen se observa con mayor detalle este modelo; al igual que antes hay una

escala longitudinal en la línea del fiel, pero presentando ahora las divisiones tanto de los milímetros

como de los medios milímetro ambas en su lado inferior, siendo idéntica la del tambor móvil, con sus 50

divisiones, sin embargo, lo que le diferencia es que sobre la línea longitudinal en lugar de la escala

milimétrica se añaden las divisiones de la escala del nonio con 10 marcas, numeradas cada dos, siendo la

propia línea longitudinal del fiel la que sirve de origen de dicha numeración. De este modo se alcanza un

nivel de precisión de 0,001 mm (1 µm = 1 micra).

Se aprecia en la foto que la tercera raya del nonio resulta coincidente con una de las del tambor

móvil, significando que el tamaño del objeto sobrepasa en 3/10 el valor medido con el mismo.

Así, para el caso del ejemplo, la división visible en la escala longitudinal es la subdivisión del

medio milímetro siguiente a la de 5 mm (5,5 mm) por su parte en el tambor móvil la línea longitudinal

del fiel supera la marca del 28, y por último en el nonio es la tercera raya la que se alinea con una del

tambor, de ahí que la medición resultante será:

5 milímetros

0,5 medio milímetro

0,28 centésimas de milímetro en el tambor

0,003 milésimas en el nonio

5,783 ± 0,001 mm lectura de la medida



EL GONIÓMETRO O MEDIDOR DE ÁNGULOS

1. EL GONIÓMETRO.

El goniómetro o transportador universal es un instrumento de medición que se utiliza para

medir ángulos

Consta de un círculo graduado de 180º ó 360º, el cual lleva incorporado un dial giratorio sobre

su eje de simetría, para poder medir cualquier valor angular.

El dial giratorio lleva incorporado un nonio para medidas de precisión.

1. Regla fija: regla solidaria al disco graduado con los ángulos.

2. Limbo: graduado en grados sexagesimales, 360º.

3. Regla regulable: puede moverse para adaptarse a la pieza a medir.

4. Tornillo sujeción regla: permite sujetar la regla a distintas medidas.

5. Lupa: aumenta la zona de visión del ángulo y el nonio o vernier.

6. Tornillo bloqueador: bloquea la medida una vez realizada.

7. Disco giratorio: gira con la regla regulable formando un ángulo con el disco graduado.

Lleva el nonio marcado.

8. Nonio: o vernier. Permite medir el ángulo con precisión de hasta 5 minutos (5´).

9. Accesorios: distintas medidas de regla y otros accesorios.

10. Tornillo regulación: permite girándolo ir moviendo la regla móvil en sentido de las agujas

del reloj y en sentido contrario.



En este tipo de goniómetro o transportador podemos leer un ángulo con aproximaciones a 5

minutos (5´) ó 1/12 grados (60/12 = 5). El cuadrante está graduado a la derecha y a la izquierda del cero,

hasta 90 grados. La escala del vernier está también graduada a la derecha y a la izquierda del cero, hasta

60 minutos (60’).

Cada una de las graduaciones representa 5 minutos. Se puede medir cualquier ángulo teniendo

en cuenta que la lectura del vernier (o nonio) debe de realizarse en la misma dirección del

transportador, derecha o izquierda, a partir de cero.

Otros goniómetros:



2. APLICACIÓN Y USO GONIÓMETROS.

Asegurarse antes de medir que el goniómetro está limpio y exento de grasa o virutas.

Liberar el tornillo central para permitir el giro del disco sobre el limbo graduado.

Sostener el goniómetro con una mano y sujetar la pieza a medir con la otra.

Ajustar la pieza a medir con la regla fija y la regla móvil.

Con cuidado de no mover la medida ajustar el tornillo que fija el disco giratorio.

Separar de la pieza y realizar la lectura con ayuda de la lupa.

Realizar la lectura del ángulo con ayuda del nonio o vernier para grados sexagesimales.

NOTA: hay que tener en cuenta el sentido del ángulo a medir y si el ángulo medido es complementario

(la suma de ángulos complementarios es de 90º) o suplementarios (la suma de ángulos suplementarios

es de 180º).

Cuando hayamos tomado nota de la medida, aflojar el tornillo girando en dirección opuesta.

Hay que tener un mantenimiento adecuado del instrumento evitando golpes, forzado de

tornillos y roscas o uso inadecuado de los accesorios y reglas.



3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL GONIÓMETRO.

Hasta ahora hemos visto nonios o escala vernier, en el sistema decimal, donde una unidad

inferior es la décima parte, esto es, un dígito a la derecha del anterior. En sistemas no decimales, como

por ejemplo el sexagesimal, también se emplea este sistema de medición y la escala del nonio se puede

representar en la unidad inferior.

En el sistema sexagesimal, el de medida de ángulos, por ejemplo; en grados, minutos y

segundos, donde un grado son sesenta minutos y un minuto sesenta segundos, podemos emplear un

nonio del siguiente modo:

Partiendo de una regla graduada en grados sexagesimal podemos ver que:

- Cada división es 1º

- Sabemos que 1º = 60´

- La apreciación del nonio dependerá del número de divisiones:

o Si tenemos seis divisiones 60/6 = 10´ (figura 1)

o Si tenemos 12 divisiones 60/12 = 5´ (figura 2)

o Si tenemos 20 divisiones 60/12 = 3´ (figura 3)

Nonio de seis divisiones Nonio de seis divisiones con mayor separación (más claridad)

Nonio de 12 divisiones Nonio de 20 divisiones



Grados decimales y sexagesimales.

En ocasiones se miden los ángulos en fracción decimal como podemos ver en el transportador

de la figura. En este caso la circunferencia tiene 400 grados decimales. Cada cuarto de circunferencia

son 100º.

Transportador en grados decimales Transportador en ángulos sexagesimales

Transformar grados decimales en sexagesimales:

1) Partimos por ejemplo de 39,64829º en formato grados decimales.

2) Separamos los 39º como parte entera y la parte decimal (0,64829) la multiplicamos por 60 para

convertirla en minutos. Así obtenemos 0,64829 · 60 = 38,89740.

3) Ya tenemos parte de la medida en grados y minutos 39º38´. Separamos ahora la parte decimal

de la operación anterior y multiplicamos por 60 para convertirlos en segundos. Así obtenemos:

0,89740 · 60 = 53,84 segundos.

4) Tendremos ahora que los grados decimales 39,64829º = 39º38´53,84”

Transformar grados sexagesimales en decimales:

1) Partimos por ejemplo de 25º12´40” en formato grados sexagesimales.

2) Dividimos los 40” entre 60. Así 40/60 = 0,67

3) Sumando esta cantidad a los 12´que ya tenemos tendremos: 12,67´ minutos.

4) Dividimos los minutos entre 60. Así: 12,67/60 = 0,21´.

5) Sumamos esta cantidad a los 25º. Así: 25 + 0,21 = 25,21º decimales.

6) Así tendremos ahora que los grados sexagesimales 25º12´40” = 25,21º decimales.



4. EJEMPLOS DE MEDIDAS CON GONIÓMETRO.

- Hacemos la lectura en el disco principal donde coincide el valor del “0” del disco móvil: en

nuestro caso la línea está entre 5º y 6º.

- Vemos ahora que línea del nonio coincide con una línea del disco, en nuestro caso en el valor

35´.

- La medida será por tanto 5º + 35´= 5º 35´

Otros ejemplos: hay que tener en cuenta el sentido de lectura según la posición de las reglas en el

goniómetro, así:



Si se miden ángulos complementarios (la suma de ángulos complementarios es de 90º) o

suplementarios (la suma de ángulos suplementarios es de 180º).

Así tendríamos:



EL ESFERÓMETRO

1. EL ESFERÓMETRO.

El esferómetro es un instrumento de medición basado en un tornillo micrométrico que se utiliza

para medir fundamentalmente para medir la esfericidad de objetos y que puede medir también

pequeños orificios o espesores de piezas pequeñas.

1. Escala vertical: graduada en milímetros. Puede medir espesores y profundidad.

2. Escala circular: habitualmente graduada en 100 partes. Cada vuelta avanza 1 milímetro

en la regla vertical. Cada milímetro dividido en 100 partes 1/100 = 0,01 mm es la

apreciación del equipo.

3. Soporte: para apoyo de los tres pies.

4. Husillo moletado: actuando sobre él regulamos la presión a ejercer en la medida.

5. Punta para medir: tocando el objeto determinará el final de la medida.

6. Pie: 3 pies como punto de apoyo del instrumento.

El esferómetro dispone de un trípode en cuyo centro se encuentra una tuerca a la que está

adosado el tornillo micrométrico que avanza y retrocede sobre este trípode. En uno de los laterales del

instrumento se dispone de una escala o regla que permite medir la variación del tornillo central a

medida que se mueve por encima o debajo del trípode. Adosado al tornillo hay una corona circular a la

que se le han practicado una serie de divisiones (habitualmente 100). La medida se establece como la

suma de lo indicado en la escala vertical más la división indicada en la corona circular.



2. APLICACIÓN Y USO ESFERÓMETRO.

Asegurarse antes de medir que el esferómetro está limpio y exento de grasa o virutas.

Las medidas más habituales de un esferómetro pueden ser la medición de esfericidad de vidrios de reloj,

matraces o cualquier instrumento o equipo con forma esférica.

Colocar el esferómetro como en la figura e ir girando el tornillo suavemente hasta que la punta esté

muy cerca de la superficie a medir.

Accionar ahora el husillo para que la punta se acerque lentamente.

Tomar la medida como sigue:

- Ajustar la pieza a medir con la regla fija y la regla móvil.

- Anotar la medida en la regla vertical fija. Esta será la medida en mm.

- Anotar ahora la división del disco graduado que coincide con la regla fija. Estas serán las

centésimas de mm.

- La media será la suma de lo indicado en la regla vertical y lo indicado en el disco graduado.

NOTA: En ocasiones mediremos profundidades de pequeños orificios lo que habrá que tener en cuenta

a la hora de indicar la medida pues será una medida inversa.

Hay que tener un mantenimiento adecuado del instrumento evitando golpes, forzado de

tornillos y roscas o uso inadecuado.



3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL ESFERÓMETRO.

Como ya hemos comentado la forma de realizar la medida es similar al de otros instrumentos

estudiados hasta el momento y sin representar gran dificultad.

Vemos un ejemplo: (aproximado)

- La lectura en la regla fija vertical puede

decirse que está entre 4 y 5 mm. Por lo

tanto tendremos el primer dígito de la

lectura. 4,00 mm

- Leemos ahora en el disco la división que

está más cercana a la regla. Supongamos

que es el valor 43 de la escala. La medida

serán 0,43 mm.

- La medida: 4,00 + 0,43 = 4,43 ± 0,01 mm

Como ya hemos comentado la medida del esferómetro sirve para determina la esfericidad de

distintos objetos. El instrumento no mide directamente el radio de una esfera, si no que mide la altura

del casquete esférico. A partir de esta medida y de otros valores podemos determinar el radio de la

esfera. Ver figura:



El esferómetro como instrumento, sólo determina la distancia con la que se desplaza el tornillo

central con respecto al plano formado por el trípode y no el radio de la superficie esférica que se esté

midiendo directamente. Para ello, se hace el uso de una relación matemática.

Atendiendo al esquema, se puede apreciar que la longitud que mide el instrumento

es h mientras que d es la longitud que mide el brazo del trípode que es conocida o bien se puede

determinar con cierta exactitud. El objetivo final es hallar el radio R. Visualizando el esquema y

aplicando el Teorema de Pitágoras obtenemos la relación:

222 )( dhRR +−=

Despejando R, se obtiene:

+=

h

dhR

2

2

1

De este modo, utilizando la presente ecuación, se puede calcular el radio de la superficie esférica

estudiada.



RELOJES MEDIDORES COMPARADORES/PALPADORES

1. LOS RELOJES COMPARADORES Y/O PALPADORES.

El reloj comparador es un instrumento que sirve para comparar unas medidas con otras.

Aunque puede darla no nos da una medida directamente, sino una variación de la medida entre dos

puntos de una pieza o entre dos piezas que estemos comparando. Se puede controlar así la forma

geométrica de un objeto (planitud, perpendicularidad, alabeos, rugosidades, etc…).

Los relojes comparadores se componen de un palpador unido a un sistema mecánico de

engranajes de amplificación, que conectado a un sistema de agujas (analógico) o a un sistema digital

hacen que sean apreciables pequeñas variaciones de hasta 0,01 mm. Este eje, al desplazarse, mueve la

aguja del “reloj”, y hace posible la lectura directa y fácil de las diferencias de medidas.

La medición hace que se transforme un movimiento rectilíneo de una punta o palpador en un

movimiento circular de agujas o una indicación en el caso de un reloj comparador analógico.



1. Palpador: elemento con desplazamiento longitudinal.

2. Reloj: reloj indicador de la medida con desplazamiento de la manecilla circular.

3. Corona indicadora: elemento móvil que indica una referencia de medida: máximo,

mínimo, inicio de medida, posición inicial, indicador PASA/NO PASA,…

4. Manecilla en mm: indicador de los mm enteros medidos.

5. Manecilla en 0,01 mm: indicador de las centésimas de mm.

Se utiliza en mecánica y en fabricación para controlar y verificar piezas. Colocado en una

determinada posición puede comparar la diferencia que existe en las cotas de varias piezas a verificar.

La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de milímetros o incluso de

milésimas de milímetros micras, según la escala a la que esté graduado. También se presentan en

fracciones de de pulgada.

Reloj comparador digital Reloj palpador

Existen muchos comparadores digitales como el de la figura. Un reloj comparador digital tiene una forma similar al tradicional, pero con las ventajas de la tecnología digital, presenta la información en una pantalla en lugar de manecillas y permite, en muchos casos, su conexión a un ordenador o equipo electrónico. Dispone de funciones como: puesta a cero, memoria de lecturas, fijación de lectura y puede establecer cotas máximas o mínimas con facilidad.

El reloj comparador tiene que ir incorporado a una galga de verificación o a un soporte con pie

magnético que permite colocarlo en la zona de la máquina que se desee. Es un instrumento muy útil

para la verificación de diferentes tareas de mecanizado, como la excentricidad de ejes de rotación.

El reloj comparador suele disponer de un dispositivo que gira alrededor del reloj para tomar una

referencia de la posición inicial del instrumento.

Una variante de reloj comparador es el reloj palpador que se utiliza en metrología para la

comprobación de la planitud, concentricidad, de piezas mecanizadas. El reloj palpador va fijado a

un gramil que se desliza sobre un mármol de verificación y con ello se pueden leer las diferencias de

planitud que tiene una pieza cuando ha sido mecanizada.



2. APLICACIÓN Y USO RELOJES COMPARADORES Y/O PALPADORES.

El uso del reloj comparador no es para obtener medidas directas, sino que se emplea

mayoritariamente para determinar la diferencia de medida, tanto en la inclinación de una superficie o

en la excentricidad de un eje o rueda. En este caso se busca un punto de referencia, normalmente el de

menor medida y luego se determinan las demás cotas respecto a esta referencia.

Asegurarse antes de utilizar el instrumento de la limpieza y correcto mantenimiento del equipo.

Puesta a cero del instrumento o colocación de referencia en el reloj.

Se muestran en la figura siguiente el tipo de medidas a realizar con este tipo de instrumentos. Se puede

mover el instrumento o se puede mover la pieza para observar diferentes cotas o distintos valores del

diámetro de un eje.

- Pendiente de una superficie: se coloca el reloj comparador, en el soporte correspondiente, y

tocando con el palpador se localiza el punto mas bajo, que se emplea como referencia, luego

deslizando el reloj iremos viendo la variación de medida en los distintos puntos de la superficie.

- Excentricidad de un eje: lo colocaremos entre puntos o de modo que pueda girar libremente,

colocado el reloj en sentido radial respecto del eje a comprobar, el punto de menor radio lo

tomaremos de referencia, y haciendo girar el eje obtendremos la variación de radio en toda la

periferia de la superficie.

Se coloca el instrumento con un soporte adecuado a la posición prefijada con ayuda de galgas o bloques

normalizados. Podemos ver como se utilizan soportes que permiten colocar el reloj comparador en

distinta posición.

Se traduce el movimiento rectilíneo (“x” en la figura) por un desplazamiento en el reloj (ángulo “x” en la

figura).



3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS RELOJES COMPARADORES Y/O

PALPADORES.

En la esfera del reloj comparador hay dos manecillas, la de menor tamaño indica los milímetros,

y la mayor las centésimas de milímetro, primero miramos la manecilla pequeña y luego la mayor, en de

que la aguja este entre dos divisiones tomamos la más próxima, redondeando a la medida a la

apreciación del instrumento:

- El segundo: manecilla pequeña : 0 mm; manecilla grande 0,26 mm; medida 0,26 mm ± 0,01 mm

- El tercero: manecilla pequeña : 1 mm; manecilla grande 0,33 mm; medida 1,33 mm ± 0,01 mm

Es preciso percatarse, en la aguja pequeña, del milímetro exacto en el que se encuentra la medida, que

puede ser más difícil que señalar la centésima de milímetro, indicada con la aguja grande, como se

puede ver en la figura.

El reloj comparador no solo mide en la posición inicial sino que podemos poner una referencia a cero y

la medida referirla a este cero como puede apreciarse en la figura donde se ha movido la corona de

medida.



La medida con relojes comparadores digitales puede ser como sigue:

La ventaja de este tipo de instrumento es la facilidad de la medida y la menor posibilidad de error.

También tienen una sensibilidad mayor como se observa en la figura, hasta milésima de milímetro,

0,001 mm.

Otros relojes comparadores y palpadores



EQUIPOS DE MEDIDA DE ACABADO SUPERFICIAL

RUGOSÍMETROS

El rugosímetro es un instrumento que mediante ondas es capaz de medir la rugosidad de la

superficie de un objeto.

El estado superficial de las piezas varía según la función que han de realizar o de su aspecto

externo que a fines comerciales pueda tener. El acabado final y la textura de una superficie es de gran

importancia e influencia para definir la capacidad de desgaste, lubricación, resistencia a la fatiga y

aspecto externo de una pieza o material, por lo que la rugosidad es un factor muy importante a tener en

cuenta.

La rugosidad superficial es el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas

convencionalmente en una sección donde los errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados.

La unidad de rugosidad es la micra o micrón (1micra= 1 μm = 0,000001 m = 0,001 mm) y se

utiliza la micropulgada en los países anglosajones.

La tolerancia superficial se indica en los planos de las piezas mediante signos y valores

numéricos, de acuerdo a las normas de calidad existentes.



Medición de la rugosidad

Para medir la rugosidad de las piezas se utilizan unos instrumentos electrónicos de sensibilidad

micrométrica llamados rugosímetro que determinan la rugosidad de las superficies.

Los rugosímetros miden la profundidad de la rugosidad media Rz y el valor de la rugosidad

media Ra expresada en micras.

Los rugosímetros pueden ofrecer la lectura de la rugosidad directa en una pantalla o indicarla en

un documento gráfico.

- Ra: El valor promedio de rugosidad en μm es el valor promedio aritmético de los valores

absolutos de las distancias del perfil de rugosidad de la línea intermedia de la longitud de

medición.

- Rz: Promedio de la profundidad de la rugosidad en μm (promedio aritmético de cinco

profundidades singulares consecutivas en la longitud de medición).



OTROS EQUIPOS DE MEDIDA: MEDICIÓN DE TIEMPO,

TEMPERATURA, VELOCIDAD, CAUDAL, NIVEL, PRESIÓN,…

1. OTROS EQUIPOS DE MEDIDA.

Existen otros muchos instrumentos de medida utilizados en muchos ámbitos. Algunos de ellos

son los que se relacionan a continuación:

� Equipos de medida de volúmenes: buretas, probetas, pipetas,…

� Balanzas: la mayoría dan información digital actualmente y pocas son analógicas.

� Termómetros: digitales y analógicos.

� Medición del tiempo con relojes y temporizadores: digitales y analógicos.

� Equipos de medida de dimensiones básicos: regla, cinta métrica, escalímetros, medidores

láser,..

� Medición de pendientes: niveles de burbuja, niveles digitales,…

� Medidores de velocidad: analógicos y digitales, tacómetros registradores,…

� Medidores de presión: relojes indicadores analógicos y digitales.

� Medidores de nivel de líquidos en depósitos.

� Etc., etc.

Como se puede observar son muchos los equipos que realizan medidas y utilizados en muchos

ámbitos del trabajo diario en una empresa o en la vida diaria.

En todos ellos hay una serie de consideraciones comunes en su uso, como:

• Limpieza correcta de los equipos.

• Mantenimiento adecuado del instrumento.

• Calibración periódica.

• Evitar golpes o usos inadecuados.

• Lectura correcta en escalas o reglas analógicas para evitar error de paralaje.

• En muchos equipos electrónicos es necesario una conexión previa antes de comenzar la

medida.

• Acompañar al instrumento de una guía de uso como un PNT o instrucción de trabajo.



2. ERRORES EN LA MEDIDAS CON DISTINTOS INSTRUMENTOS.

Son muchas las posibilidades de error que se puede cometer en el uso de muchos instrumentos

de medida.

Se indican seguidamente algunos de los errores más comunes en la medición.

ERRORES DE PARALAJE:

Podemos observar como el error se multiplica por visualizar el instrumento correctamente.

ERRORES DE COLOCACION DEL EQUIPO:

La probeta ligeramente inclinada provocará un error en la medida del líquido. En el segundo

caso la lectura será errónea si el instrumento no se coloca debidamente.

ERROR DE LA PERSONA QUE RELIZA LA MEDIDA.

Por desconocimiento del instrumento, mal uso de la escala de medida, confusión en la escala a

utilizar (figura con varias escalas), error conversión escalas, cambio de escala,…



OTROS ERRORES:

Conductor Acompañante

Cambio de unidades: grados Fahrenheit por Celsius, centímetros por pulgadas.



3. INSTRUMENTOS DE MEDIDA.

Balanzas:

Medida de líquidos: buretas, probetas, pipetas,…

Termómetros:



Equipos medida longitudes:

Equipos de medida de presión: manómetros.

Indicadores nivel de líquidos:



Medidores de nivel de burbuja:

Dinamómetros:

Relojes y temporizadores:

Gramiles: Polímetros:



PATRONES PARA CALIBRACIÓN DE EQUIPOS DE MEDIDA

1. PATRONES DE CALIBRACIÓN.

El calibrado o calibración es el procedimiento de comparación entre lo que indica

un instrumento y lo que "debiera indicar" de acuerdo a un patrón de referencia con valor conocido.

De esta definición se deduce que para calibrar un instrumento o patrón es necesario disponer

de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verdadero que es el que se

empleará para compararlo con la indicación del instrumento sometido a calibrado. Esto se realiza

mediante una cadena ininterrumpida y documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario,

y que constituye lo que se llama trazabilidad.

El objetivo del calibrado es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos,

responder a los requisitos establecidos en las normas de calidad y garantizar la fiabilidad y trazabilidad

de las medidas.

Durante el calibrado, se contrasta el valor de salida del instrumento a calibrar frente a un patrón

en diferentes puntos de calibración. Si el error de calibración —error puesto de manifiesto durante la

calibración— es inferior al límite de rechazo, la calibración será aceptada. En caso contrario se requerirá

ajuste del instrumento y una contrastación posterior, tantas veces como sea necesario hasta que se

obtenga un error inferior al límite establecido.

En la calibración, los resultados deben documentarse con un certificado de calibración, en el

cual se hacen constar los errores encontrados así como las correcciones empleadas, errores máximos

permitidos, además pueden incluir tablas, gráficos, etc.

Parámetros a considerar en toda calibración:

• Error de medición: Resultado de una medición menos el valor verdadero del mensurando.

• Desviación: Valor medido menos su valor de referencia.

• Error relativo: Es la relación entre el error de medida y un valor verdadero del mensurando.

• Error sistemático: Serían debidos a causas que podrían ser controladas o eliminadas.

• Corrección: Valor sumado algebraicamente al resultado sin corregir de una medición para

compensar un error sistemático.

• Ajuste: Al proceso de corrección se le denomina ajuste, y es la operación destinada a llevar a un

instrumento de medida a un estado de funcionamiento conveniente para su utilización. El ajuste

puede ser automático, semiautomático o manual.

• Patrón primario: Patrón reconocido como poseedor de las más altas cualidades metrológicas y

cuyo valor se acepta sin referirse a otros patrones de la misma magnitud.

• Patrón secundario: Patrón cuyo valor se establece por comparación con un patrón primario de

la misma magnitud.

• Patrón de referencia: Patrón disponible en un lugar dado o en una organización determinada,

del cual se derivan las mediciones realizadas en dicho lugar.

• Patrón de trabajo: Patrón que se utiliza corrientemente para calibrar o controlar medidas

materializadas, instrumentos de medida o materiales de referencia.



2. PATRONES PARA CALIBRACIÓN.

Patrones de masa.

Masas de latón, acero inoxidable y hierro desde 0,001g hasta 1T con certificados.

La Recomendación Internacional OIML R 111 clasifica las pesas en las siguientes clases de

exactitud:

- Extrafina: E1 y E2.

- Fina: F1 y F2.

- Media: M1, M1-2 , M2, M2-3 y M3.

Patrones dimensionales. Bloques.

Los bloques patrón son la medida materializada más exacta industrial para calibración de

instrumentos, así como mediciones y trazos diversos. Están disponibles en forma rectangular o

cuadrada, hechos de acero, cerámica o carburo. Los juegos comunes incluyen medidas desde 0,5 mm

hasta 100 mm, pero se tienen disponibles en longitudes de hasta 1000 mm.

Los bloques patrón deberán ser calibrados a su vez periódicamente por un laboratorio

acreditado bajo norma ISO 17025.



Galgas patrón de espesores:

La definición de galga es la herramienta que sirve para comprobar la dimensión o forma de una

pieza. Existen galgas que miden distintas dimensiones o formas:

Espigas calibradas para medir diámetros:

Permiten comprobar las dimensiones de orificios o piezas mecanizadas.

Galgas para roscas:



Plantilla para comprobar ejes.

Galgas para roscas:

Galgas para radios:



Galgas para ángulos: Galgas para alambres

Galgas telescópicas: Una Galga Telescópica es un instrumento de medición indirecto, la parte superior de la galga se puede

posicionar en el interior de circunferencias o aperturas y ser extendidas hasta tocar las paredes. La galga

se extrae y la medición de la extensión de la cabeza puede ser medida utilizando un vernier o un

micrómetro para determinar el diámetro interior del agujero. La extensión de la cabeza de la galga se

puede bloquear después de la medición para asegurarse que la medición es lo más precisa posible

Calibres pasa / no pasa



Anillos patrón.

Anillos roscas pasa/no pasa

Galga calibre agujeros Medidores espesor húmedo

Mármol o bloque patrón



EJEMPLOS SENCILLOS DE CALIBRACIÓN

CALIBRACIÓN DE CALIBRE O PIE DE REY (orientativo)

Se establece en este punto de forma resumida el procedimiento de calibración de un calibre. Se

necesitarán para la calibración:

• Caja de galgas o bloques patrones.

• Anillos patrones.

• Mármol de referencia.

Acondicionamiento de calibre:

• Limpiar el calibre correctamente.

• Verificar que no presente golpes.

• Cerrar las mandíbulas y verificar que no pase luz entre ellas.

Acondicionamiento de los elementos para la calibración

• Limpiar las galgas para que no queden rastros de grasa. Procurar no tocar la zona a medir

con las manos.

• Verificar que los elementos no presenten golpes o fisuras.

• Contar con los certificados actualizados de las calibraciones de las galgas y los anillos.

Recordar que cada elemento debe estar perfectamente identificado.

Método de calibración propiamente dicho:

1) Mandíbulas exteriores:

a. Definir 11 puntos en la escala total del calibre. Es fundamental que se cuente con el

punto inicial y el punto final del rango (1 punto para el inicial y 1 punto para el final).

Los 9 puntos restantes serán equidistantes en el resto de la escala del calibre.

b. Armar pilas de galgas para formar cada punto de medida y controlar con el calibre.

c. Registrar la medida tomada y realizar 3 repeticiones como mínimo.

d. Cada medida con sus repeticiones y sus promedios deberá ser registrada.

2) Mandíbulas interiores:

a. Ya sabiendo que las mandíbulas de exteriores han sido aprobadas, las de interiores

serán controladas en 5 puntos equidistantes con anillos de referencia eligiendo 5.

b. Actuar como en las mandíbulas exteriores, tres medidas y anotar.

3) Corredera de profundidad:

a. Una vez controladas (y aceptadas) las mandíbulas de interiores, procederemos a

medir en 1 punto cualquiera del recorrido con 3 repeticiones.

b. Colocar sobre el mármol un bloque patrón de manera vertical donde apoyará el

calibre para luego deslizar el vástago hasta tocar el mármol.

c. Tres medidas y anotar.

Habrá que tener en cuenta en todo el proceso la incertidumbre del equipo.



CALIBRACIÓN DE MICRÓMETRO (orientativo)

Preparación del micrómetro:

- Limpieza correcta de las superficies (éter) y eliminación de virutas o restos de cualquier material.

- Inspección visual con una lupa para verificar si hay rayas leves, profundas o manchas de óxido.

- Mediante un vidrio o un patrón de mármol se realizará una prueba de planitud de las superficies

de contacto. Se presiona el vidrio contra la superficie hasta que desaparezcan las líneas de

interferencia. Si hay rayas de interferencia es que el micrómetro está rayado.

Método de calibración propiamente dicho:

- Definir 10 valores que recojan todo el rango del micrómetro. Es fundamental que se cuente con

el punto inicial y el punto final del rango (1 punto para el inicial y 1 punto para el final). Los 8

puntos restantes serán equidistantes en el resto de la escala del micrómetro.

- Armar pilas de bloques para formar cada punto de medida y controlar con el micrómetro.

- Registrar la medida tomada y realizar 3 repeticiones como mínimo.

- Cada medida con sus repeticiones y sus promedios deberá ser registrada.

Ejemplo de resultados:

Valor

Patrón VP

Mm

Lectura

1

mm

Lectura

2

mm

Lectura

3

mm

Lectura

4

mm

Lectura

5

mm

Valor

Medio-X

mm

Error

(X – VP)

mm

Incertidumbre medición

mm

0

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

0,005

5,00

10,005

15,01

19,995

25,005

0,005

5,005

10,00

15,00

20,005

24,995

0,00

5,005

10,005

15,00

20,00

25,00

0,00

4,995

9,995

14,995

20,005

25,005

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,005

0,002

5,001

10,001

15,002

20,001

25,002

0,002

0,001

0,001

0,002

0,001

0,002

± 0,0027

± 0,0041

± 0,0041

± 0,005

± 0,0041

± 0,004

Verificación de resultados:

- Comparar el error del instrumento con los límites de error permitidos por las normas y

determinar si el micrómetro es apto para realizar mediciones.

- Evaluar si el instrumento cumple o no cumple, explicando las causas por las que es aprobado y

las causas por las que es rechazado.

Elaboración del informe que incluirá:

- Certificado de calibración.

- Registro de calibración.

- Rótulo de identificación en el equipo.

NOTA 1: un dispositivo calibrado es apto para su funcionamiento, cuando los errores obtenidos en la

calibración, no superan los límites de error de normas, instrucciones de empresa o del fabricante.

NOTA 2: la incertidumbre no deberá superar los límites de error, los intervalos de tolerancia de los

procesos donde se realiza la medición, ni la resolución del equipo.



CALIBRACIÓN DE BALANZAS (orientativo)

Pesas patrón:

Se necesitarán pesas patrón. Dentro de las pesas patrón, las más frecuentes son las de acero

inoxidable pulido, latón (cromado o no) y alguna vez de aleaciones de aluminio para las laminillas de

subdivisión del gramo. Estas pesas generalmente se presentan en una caja que contiene una serie de

pesas de varias masas y pueden adquirirse en los laboratorios de calibración.

Según la recomendación R 111 de la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML), las

pesas patrón de hasta 50 kg pueden clasificarse en 7 clases diferentes según las tolerancias asociadas a

cada una de ellas:

- Clases E1 y E2: pesas de exactitud muy grande, con las mínimas tolerancias asociadas, utilizadas

únicamente por los laboratorios de calibración.

- Clases F1 y F2: pesas de gran exactitud, utilizadas como patrones de referencia por los servicios

de metrología.

- Clases M1, M2 y M3: pesas con las mayores tolerancias asociadas de las 7 clases, utilizadas

como patrones de trabajo.

Las tolerancias máximas asociadas a una pesa patrón de la misma masa son crecientes desde la clase

E1 hasta la clase M3. Por ejemplo, para una pesa patrón de 10 g, la clase E1 tiene una tolerancia de ±

0.02 mg y la clase M3 de ± 50 mg.

Calibración de una balanza monoplato electrónica hasta 100 g con división de escala de 0,1 mg.

El proceso de calibración es aplicable cuando se utiliza la balanza para efectuar medidas directas.

Operaciones previas

- Verificar que la balanza a calibrar se encuentre en buen estado: debe estar limpia y ubicada en

un sitio libre de vibraciones y fuentes de calor.

- Limpiar las pesas patrón con éter y alcohol.

- Las pesas estarán en el recinto de calibración durante, al menos, 12 horas antes del proceso de

calibración.

- Asegurar la estabilidad de temperatura a 20 ± 1ºC, así como la humedad y presión atmosférica.

Proceso de calibración:

- Definir entre 5 y 10 valores que recojan todo el rango de la balanza. Es fundamental que se

cuente con el punto inicial y el punto final del rango (1 punto para el inicial y 1 punto para el

final). Los puntos restantes serán equidistantes en el rango de la balanza.

- Para efectuar la calibración en cada punto se puede utilizar una pesa patrón o bien utilizar varias

pesas cuya suma proporcione valores nominales no normalizados por la OIML (por ejemplo,

para efectuar la calibración a 30 g se puede combinar la pesa de 10 g y la de 20 g). En nuestro

ejemplo, donde disponemos de una balanza monoplato electrónica con un campo de medida de

100 g y pesas patrón (mpat) de 10, 20, 50 y 100 g de clase M2, efectuaremosla calibración en los

siguientes 10 puntos: 10, 20, 30 (10+20), 40 (20+20), 50,60 (50+10), 70 (50+20), 80 (50+20+10),

90 (50+20+20) y 100 g.



- Efectuar en cada uno de los puntos 10 medidas de la pesa patrón (o combinaciones de pesas

patrones) con la balanza a calibrar. Estas medidas pueden hacerse, porejemplo, efectuando 10

series de pesadas. En cada serie se pesa cada vez una de las pesas (o combinación de ellas)

alternativamente en sentido ascendente y descendente. De esta manera la variabilidad de los

resultados recoge más fuentes de variación que si se efectúan las 10 pesadas seguidas en cada

punto de calibración.

- Corregir el valor encontrado por el empuje del aire. El empuje del aire es consecuencia directa

del principio de Arquímedes que dice que cualquier objeto inmerso en un fluido (aire en este

caso), experimenta una pérdida de peso igual al peso del fluido que desplaza el objeto medido.

Este efecto hace que los valores de masa proporcionados por la balanza sean inferiores a su

verdadero valor (al valor de masa obtenido se le llama masa aparente, ma, en contraste con el

valor de masa una vez corregido por el empuje del aire, m), y que se tenga que corregir el valor

proporcionado por la balanza por el empuje del aire. Sin embargo, esta corrección por el empuje

del aire es relativamente pequeña, y puede ser ignorada para la mayoría de pesadas, sólo

debiendo ser necesaria en procesos de pesada que necesiten una gran exactitud. Por lo tanto,

para cada pesada individual podemos calcular la desviación del valor encontrado una vez

corregido por el empuje (m) respecto al valor generado, mpat, según la siguiente expresión:

patm

aireapat mmmmdesviación

pat

−

−⋅=−=

−1

1ρρ

donde ρaire corresponde a la densidad del aire en las condiciones de calibración, y ρmpat

corresponde a la densidad del material de la pesa patrón utilizada. Como hemos comentado

anteriormente, en aquellos casos donde no se requiera la corrección por el empuje del aire se

puede asumir que ma = m y por lo tanto la ecuación 2 se reduce a:

patmmdesviación −=

- Calcular para cada punto de pesada la desviación media sobre el valor de la pesa patrón.

Verificación de resultados:

- Comparar el error del instrumento con los límites de error permitidos por las normas y

determinar si la balanza es apta para realizar mediciones.

- Evaluar si el instrumento cumple o no cumple, explicando las causas por las que es aprobado y

las causas por las que es rechazado.

Elaboración del informe que incluirá:

- Certificado de calibración.

- Registro de calibración.

- Rótulo de identificación en el equipo.

NOTA 1: un dispositivo calibrado es apto para su funcionamiento, cuando los errores obtenidos en la

calibración, no superan los límites de error de normas, instrucciones de empresa o del fabricante.

NOTA 2: la incertidumbre no deberá superar los límites de error, los intervalos de tolerancia de los

procesos donde se realiza la medición, ni la resolución del equipo.

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TEMA 3 METROLOGÍA - · PDF filemetrologÍa equipos de medida gs – ensayos fÍsico-quÍmicos pág. 3