Recuerdas qué es? Sabías qué la ciencia que se encarga del estudio de las dimensiones de las piezas se denomina metrología?

Transcripción

1 Recuerdas qué es? Sabías qué la ciencia que se encarga del estudio de las dimensiones de las piezas se denomina metrología? Has oído hablar alguna vez del polímetro? Para qué se utiliza? Sabías que algunos instrumentos de medida son capaces de medir las dimensiones de un objeto sin ni tan siquiera tocarlo?

2 DETERMINACIÓN DE MAGNITUDES. INSTRUMENTOS DE MEDIDA 5 En la actualidad, los controles de medidas de todo tipo, magnitudes eléctricas, mecánicas, etc., incluso el control del acabado y estado superficial de los materiales, durante todo el proceso de producción son cada vez más rigurosos. Para realizar esta tarea se utilizan diversos instrumentos de medida. Así, la misión de los aparatos de medida eléctricos consiste en determinar el valor de una magnitud eléctrica específica, si bien muchos de ellos, como el polímetro, son capaces de medir varias magnitudes. De igual forma, los calibres o pie de rey, son instrumentos de medida con los que es posible determinar, con precisión media, las dimensiones exteriores, interiores o profundidades de todo tipo de objetos. Los contenidos de esta Unidad son: 1. Instrumentos de medida. 2. El polímetro. 3. El calibre pie de rey. 4. El micrómetro.

3 5 INSTRUMENTOS 1 2 DE MEDIDA En esta Unidad aprenderemos a manejar con soltura tres de los instrumentos de medida de precisión más utilizados en el aula-taller: el polímetro, el micrómetro y el calibre de pie de rey. El polímetro lo utilizaremos para conocer el valor de las magnitudes eléctricas de un circuito, mientras que el calibre de pie de rey y el micrómetro los emplearemos para obtener medidas lineales de precisión. EL POLÍMETRO Recuerda Medir consiste en expresar una dimensión en función de una magnitud o unidad de medida sobre la que se efectúa la comparación. Si bien en los circuitos eléctricos suelen instalarse aparatos especializados en medir una determinada magnitud, otros, generalmente portátiles, son polivalentes, como es el caso del polímetro. El polímetro, texter o multímetro es el aparato de medida más conocido y utilizado en electricidad, ya que con él se puede medir el voltaje, la intensidad, la resistencia y otras magnitudes. Sirve tanto para corriente continua como para corriente alterna y pueden ser analógicos, cuya lectura se efectúa a través de una aguja, o digitales, en cuyo caso presenta el valor de la magnitud medida a través de una pantalla (véase la Figura 5.1). Los polímetros digitales son más precisos y fáciles de manejar, son los más utilizados, y serán los que nosotros emplearemos en nuestras prácticas. V 1 Fig. 5.2 Fig. 5.1 Polímetros analógico y digital. Polímetro. Las puntas de prueba utilizadas en los polímetros van provistas de cables y clavijas de color negro y rojo. En ocasiones, para facilitar la medición, se acoplan unas pinzas denominadas «cocodrilo». Pinza cocodrilo Punta de prueba 64 A REGLAS DE UTILIZACIÓN Existen unas reglas comunes básicas para utilizar tanto los polímetros analógicos como los digitales. Es imprescindible que atiendas a los siguientes puntos: 1. Conocer el tipo de magnitud que deseas medir (V, I, R, etcétera). 2. Saber qué clase de corriente quieres medir (alterna o continua). En el caso de la corriente continua (c.c.), hay que seleccionar la polaridad. 3. Elegir la escala. Si ignoras el valor aproximado que puedes obtener, hay que empezar siempre por el valor más alto para evitar sobrecargas que puedan dañar el aparato de medida. 4. Situar correctamente el polímetro en el circuito de medida. 5. Interpretar correctamente la escala o la unidad seleccionada.

4 B POLÍMETRO DIGITAL Para medir con un polímetro digital, se inserta la clavija en la hembrilla correspondiente, se selecciona el campo de medida con la rueda selectora y se procede a la conexión de las puntas de prueba en el circuito. El visualizador de cristal líquido o display muestra el valor y la unidad medida. 3 4 Punta de prueba Visualizador de cristal líquido Interruptor de encendido-apagado (1) Rueda selectora (2) Hembrilla para conexión de puntos de prueba Com Cuidado, para medir intensidades de valores altos, posicionar clavija en hembrilla 3. Para valores bajos posicionar en 4 Posicionar rueda selectora seleccionando el valor máximo { Tensión ~ Alterna ~ Actuar sobre el interruptor encendido-apagado (1) Posicionar rueda selectora (2) según tipo de corriente y magnitud a medir (V, R, A) seleccionando el valor máximo Tipo de corriente y magnitud Intensidad ~ Tensión Seleccionar Continua Intensidad Resistencia Ω Selecc. rango Ω Conectar en paralelo Conectar en serie Aplicar puntas de prueba al elemento a medir (sin tensión) Leer directamente el valor y unidad en el visualizador de cristal líquido Fig. 5.3 Procedimiento para medir con un polímetro digital. Cuando desconozcas el valor de la magnitud que desees medir, selecciona siempre el polímetro para que realice la lectura máxima, con lo que evitarás que se deteriore. Si la escala resultase desproporcionada, puedes ir pasando a escalas inferiores hasta que consigas el rango de lectura apropiado. En las siguientes figuras se muestra el modo de conectar el polímetro para medir tensiones, intensidades y resistencias. Fig. 5.4 Polímetro digital. Resistencia Sin tensión V 1 Voltaje En paralelo A Intensidad En serie Fig. 5.5 Para medir resistencias debemos asegurarnos de que no existe tensión alguna en el circuito, ya que podemos estropear el polímetro. Fig. 5.6 La tensión en un circuito se mide siempre en paralelo. Fig. 5.7 En un circuito la intensidad se mide serie. 65

5 5 3 EL CALIBRE PIE DE REY Calibre pie de rey 1. Regla graduada Pata o boca fija (punta en bisel). Cuchilla fija (punta en bisel). Graduaciones en milímetros y en pulgadas. Graduación posterior. 2. Cursor Dos nonios (en mm y en pulgadas). Pata o boca móvil. Cuchilla móvil. Sonda o lengüeta. Graduación posterior. Podemos considerar los calibres pie de rey como reglas de tacón especiales. Con ellos podemos medir magnitudes exteriores con las patas, interiores con las cuchillas y profundidades con la sonda o lengüeta (véase la Figura 5.8). El calibre consta de dos partes fundamentales; una regla graduada cuyo extremo termina a escuadra denominado patilla fija, y otra regla de menor tamaño cuyo extremo también termina a escuadra denominada cursor o corredera ya que éste, al deslizarse sobre la regla, permite efectuar medidas de exteriores, interiores y profundidades. Interiores Exteriores Cursor Regla graduada Profundidades Fig. 5.8 Con un calibre pie de rey es posible medir, con precisión media, exteriores, interiores y profundidades. A CÓMO UTILIZAR Y MEDIR CON EL CALIBRE El calibre es un instrumento de medida con el que es posible efectuar mediciones de exteriores, interiores y profundidades. La forma de utilizarlo la puedes observar en la Figura M M a) Exteriores b) Interiores Fig. 5.9 Medida de una pieza de revolución con un calibre pie de rey. c) Profundidades M 66 Fig Calibres efectuando medidas de exteriores, interiores y profundidades. Formas habituales de sujeción.

6 Para efectuar la lectura en un calibre debemos fijarnos en la zona común de la regla y divisiones del cursor. Normalmente pueden presentarse dos casos: 1. er caso. El 0 del nonio coincide con una división de la regla. Se procede siempre de la forma siguiente: Prescindimos de las divisiones del nonio y tomamos el 0 del nonio como si fuera un dedo que nos señala la medida. 2. o caso. El «0» del nonio no coincide con una división de la regla. En este caso, el observador se encuentra ante un posible error de interpolación, ya que puede ocurrir que no sea capaz de apreciar con exactitud la magnitud señalada por el instrumento de medida. Para evitar en parte este tipo de errores, los instrumentos de medida suelen disponer de un nonio, a través del cual se mejora la apreciación del instrumento de medida. Regla Nonios Cursor Medida = 23 mm Observa cómo, cuando una medida es exacta, las divisiones 0 y 10 del nonio coinciden con las divisiones de la regla. Fig Medida exacta. Cuando en una medida el 0 de nonio coincide con una división de la regla, la última división del nonio (división 10) también coincidirá con una división de la regla. B EN QUÉ SE FUNDAMENTA UN NONIO? Para entender este concepto analicemos la siguiente experiencia. Supongamos que enfrentamos una regla graduada, que consideraremos fija, con otra sin graduar, que supondremos móvil, y que tomamos 9 unidades de la regla fija sobre la móvil y ahora esta magnitud la graduamos dividiéndola en 10 partes iguales. Habremos construido un nonio cuya apreciación será de 0,1 unidades y cuya distancia entre trazos o valor de las divisiones del cursor será de 0,9 unidades. Unidad de medida Regla fija Regla móvil V = 0,9 unidades Para poder conocer cuál es la apreciación de un calibre, es decir, la menor magnitud que es capaz de verificar un instrumento de medida, puedes aplicar la siguiente relación: Menor división de la regla Apreciación = = 1/n.º n.º de divisiones del cursor Fig a = 0,1 unidades Fundamento del nonio. Detalle «a» Detalle «b» Fig Nonio con apreciación de 0,05 mm. Observa cómo, en el detalle «b» de la figura, el cursor se ha desplazado respecto al detalle «a» un valor igual a su apreciación. En nuestro caso, 0,05 mm. 67

7 5 C CÓMO DEBEMOS MEDIR UNA MAGNITUD CUANDO NO COINCIDE EL 0 DEL NONIO CON UNA DE LAS DIVISIONES DE LA REGLA? Parte entera Parte entera = 18 mm Medida = P e + a n Parte decimal 1 1 a = = = 0,05 mm n 20 9.ª división del nonio Se procede siempre de la siguiente forma: a) Tomamos el 0 del nonio como si fuera un dedo que nos señala la medida de los milímetros enteros a la que denominaremos parte entera (P e ) (similar al caso anterior). b) Nos fijamos qué división del nonio n coincide con alguna de las divisiones de la regla y, teniendo presente el concepto de apreciación a, lo aplicamos para determinar la fracción decimal medida por el nonio. c) La medida total será la suma de los dos apartados anteriores y tendrá por expresión: Fig M = ,45 = 18,45 mm Parte decimal = a n = 0,05 9 = 0,45 Procedimiento para medir con un calibre cuando el 0 del nonio no coincide con una de las divisiones de la regla. Medida = P e + a n D FORMAS DE UTILIZACIÓN DEL CALIBRE DEL PIE DE REY Los calibres de pie de rey suelen estar hechos de acero inoxidable templado e incluso cromado. Existe una gran variedad de tipos de calibres y modos en los que éstos pueden utilizarse (véase la Figura 5.15). Fig Usos más comunes. Medida exterior (d) Medida interior corregida (d + 10) Medidas exteriores Medida interior con cuchillas Medida de profundidades con cuchillas 68 Cómo escuadra y elemento de trazado no se debe utilizar

8 4 EL MICRÓMETRO O PALMER Es un instrumento de medida con el que se consiguen precisiones de la centésima de milímetro. El funcionamiento se basa en el principio de tornillo y tuerca; si en una tuerca fija se hace girar un tornillo una vuelta completa, éste avanza (longitudinalmente) una distancia igual al paso. Casquillo interior Casquillo exterior Husillo Contactos Freno Arco Tuerca de ajuste Tornillo sensitivo Tambor de medición 0,5 a = = 0,01 mm 50 Placas aislantes Fig Normalmente, el tornillo de un micrómetro tiene un paso de 0,5 mm, y el tambor de medición está dividido en 50 partes, de esta forma se consigue una centésima de apreciación. Fig Micrómetro convencional. Proceso de medida Se coloca el objeto cuya longitud se quiere medir entre los topes (contacto y husillo), girando el tambor hasta que los topes toquen y presionen ligeramente a la pieza (el giro se ha de realizar con el embrague o tornillo sensitivo para asegurar una presión adecuada de los topes, de esta forma se evitan esfuerzos en la rosca del micrómetro que pueden estropearlo). Después se consultan las graduaciones: 1. La línea de arriba de la graduación longitudinal nos indicará los milímetros enteros. 2. La línea de abajo, si aparece alguna después de la última línea de arriba, nos indica que se ha sobrepasado 0,5 mm. 3. Se lee la división del tambor que coincida con la línea longitudinal, sumándose todas. Cada división es igual a 0,01 mm (que es la apreciación). 4. La medida final que se obtiene es el resultado de la suma de todas ellas. Pieza Tornillo sensitivo Freno desbloqueado Fig Consulta de la graduación. Graduación del tambor Ejemplo de medida con un micrómetro Línea longitudinal de arriba = 7 mm, la línea longitudinal de abajo = 0,5 mm y la división del tambor es la 37 = 0,37 mm. Graduación longitudinal La medida será = 7 + 0,5 + 0,37 = 7,87 mm Fig Graduación del micrómetro. 69

9 5 Recuerda 1 μ = 0,001 mm Tipos de micrómetros. Formas de utilizarlos Los micrómetros suelen estar hechos de acero templado, presentando una terminación cromado mate. Existe una gran variedad de tipos de micrómetros y modos en los que éstos pueden utilizarse. En las figuras siguientes se han representado algunos de los modelos y utilizaciones más comunes de los micrómetros. Nonio a) Micrómetro de exteriores convencional. b) Micrómetro con nonio incorporado. Apreciación de 1 μ (μ = micra). c) Micrómetro de exteriores con lectura en contador. Reloj comparador Disco d) Micrómetro de exteriores con disco graduado. e) Micrómetro de exteriores con reloj comparador. f) Micrómetro de interiores de 3 contactos. Fig Distintos tipos de micrómetros. Normas de conservación de los instrumentos de medida En general, todos los instrumentos de medida y verificación presentan unas normas de conservación similares, entre las que destacamos: 1. Cada instrumento se ha de utilizar para aquellas aplicaciones para las que se ha diseñado. Ejemplo: nunca se deben utilizar los instrumentos de medida como elementos de trazado, ya que éstos se desgastan con el roce y pierden la precisión para la que fueron construidos. 2. Los instrumentos de medida han de encontrarse separados totalmente de los instrumentos de corte y mecanizado (limas, herramientas, etc.), ya que el roce con las mismas produce un deterioro de estos aparatos de medida. 3. Se han de evitar los golpes para no deformar los cantos. 4. Una vez utilizados estos instrumentos se han de almacenar perfectamente limpios, engrasados y en condiciones óptimas para su posterior utilización. 5. Se han de eliminar las rebabas de las piezas antes de su medición. 6. En el caso de los calibres se han de tener en cuenta además de las normas anteriores las siguientes: Al medir, y siempre que sea posible, no desplazar las patillas o elementos en contacto sobre la pieza para realizar su lectura; leer directamente, ya que éste se desgasta y estropea. Al efectuar la medida, no forzar sus mecanismos. Por último, debes recordar que, cuando tengas que medir una pieza con un instrumento de medida de gran precisión, deberás asegurarte de que tomas la medida a una temperatura media que suele oscilar entre 15º y 25º C, sobre todo si la pieza que vas a medir es de acero. De esta forma evitarás errores debidos a las dilataciones de los materiales por el calor. 70

10 ACTIVIDADES 5 Del cuaderno de trabajo Realiza las actividades correspondientes a esta Unidad propuestas en tu cuaderno de trabajo. Búsqueda de información Busca información sobre los polímetros analógicos y compáralos con los digitales. A continuación, realiza un esquema que muestre el procedimiento que se ha de seguir para medir con este tipo de instrumentos. De grupo b) Medid la tensión entre los puntos 1-2, 2-3, y 2-4. c) Qué ocurre si se funde la lámpara L 1? d) Conocidos los valores obtenidos en los apartados a y b y suponiendo que todas las lámparas son iguales, se podría conocer el valor de su resistencia? Justificad la respuesta. 02 Indicad el valor de los nonios de la figura, así como la medida que representa cada uno de ellos. a) 01 Solicitad a vuestro profesor los materiales necesarios y montad el circuito representado. Después, utilizando el polímetro y, en su caso, haciendo los cálculos necesarios, realizad las actividades siguientes: a) Comprobad la intensidad de corriente que circula por los conductores en los tramos a, b, c y d y realizad una tabla con los datos obtenidos. b) 24 V a 1 2 d b c L 1 L 2 L 3 Lámparas de 24 V / 25 W Intensidad del tramo a 3 4 Tensión entre los puntos V 1 2 c) L 1 L 2 L Clema 71