Hoja nº 1 METROLOGÍA INTRODUCCION LA METROLOGÍA. Unidad Didáctica. Enseñanza Secundaria

Transcripción

1 Hoja nº 1 LA Metrología es la ciencia que se encarga del estudio de las dimensiones y del estado superficial de las piezas. A la aplicación práctica de la metrología se le da el nombre de metrotecnia. Hay diferentes instrumentos de medida según si tratamos de hacer una medición lineal o angular. Dentro de los instrumentos para medidas lineales tenemos metros plegables, metros arrollables o flexómetros, cintas métricas, reglas graduadas, calibres, tornillos micrométricos, etc; para medidas angulares hay transportadores, goniómetros (sencillos y de precisión), escuadras y niveles. La medida de una magnitud es la relación existente entre dicha magnitud y otra semejante que se toma como unidad. METROTECNIA La Metrología referida a la técnica se denomina Metrotecnia. Su aplicación a la tecnología industrial ha sido fundamental, habiendo contribuido a alcanzar el grado de perfeccionamiento actual en los procesos de mecanizado, que permiten obtener grandes series de piezas técnicamente perfectas en su forma y dimensiones. La Metrotecnia nos enseña a conocer los instrumentos de medida, nos da las instrucciones para su manejo y conservación, y establece las bases para realizar correctamente las mediciones, entendiendo que medición es el conjunto de operaciones necesarias para determinar la medida de una magnitud. MAGNITUDES Y UNIDADES Las magnitudes que se miden en Metrotecnica son dos: longitudes y ángulos. En consecuencia, las unidades empleadas también serán dos: unidades lineales y unidades angulares. Unidades lineales.-la más utilizada es el milímetro (mm), ya que el metro resulta una unidad demasiado grande para las aplicaciones en que normalmente se ocupa la Metrotecnia. Todavía hay ocasiones en que el milímetro resulta una unidad demasiado grande, tal como sucede cuando se trata de establecer los errores permisibles (tolerancias) en la fabricación de piezas con medidas de gran precisión. En estos casos se emplea un submúltiplo del milímetro: la micra (µ), cuyo valor es la milésima parte del mismo. 1 µ = 0,001 mm Unidades angulares.-la unidad utilizada en la medida de ángulos planos es el grado sexagesimal (º), si bien en las medidas de precisión se emplean dos submúltiplos del mismo: el minuto ('), cuyo valor es la sesentava parte del grado; y el segundo ("), que equivale a la sesentava parte del minuto. 1º = 60' ; 1' = 60"

2 Hoja nº 2 El método generalmente empleado en la obtención de medidas es el denominado método de medición directa, consistente en aplicar sobre la magnitud a medir un instrumento en cuya graduación puede leerse la medida buscada. ERRORES DE MEDICIÓN Según hemos definido, medición es el conjunto de operaciones necesarias para determinar la medida de una magnitud. Pues bien, la realización de una medición, es decir, la determinación de las unidades o fracciones de unidades que contiene una magnitud dada, es un proceso que, si bien aparentemente no presenta mayores dificultades, en la práctica resulta muy delicado y sujeto a errores que dificilmente pueden eliminarse por completo. Causas.-Los errores que se producen en las mediciones pueden ser debidos: - A los instrumentos de medida. - Al operario que efectúa la medición. - Al ambiente en el que se realiza la medición. ERRORES DEBIDOS A LOS INSTRUMENTOS Tienen como causa las deficiencias propias de los instrumentos, deficiencias que pueden deberse a: defectos de construcción, desgastes por el uso y envejecimiento natural. - Defectos de construcción: Consistentes en imperfecciones mecánicas, tales como falta de rectitud y alineación de las reglas y superficies de referencia, desigualdad de las divisiones de las graduaciones, falta de uniformidad de los trazos... Los defectos de construcción de un instrumento son difíciles de corregir, por lo que debe procederse a un riguroso examen de los mismos antes de su aceptación. - Desgastes por el uso: La aplicación continuada de los instrumentos de medida sobre las piezas a medir y el rozamiento propio de sus elementos deslizantes: índices, cursores, lengüetas..., dan lugar a que aparezcan desgastes cuya corrección, en algunos casos, puede efectuarse. Los instrumentos de buena calidad se fabrican con materiales muy resistentes al desgaste; sin embargo, y en cualquier caso, es necesario lubricarlos adecuadamente y observar una esmerada y frecuente limpieza de los mismos, ya que el polvo es muy abrasivo. - Envejecimiento natural: Como consecuencia del estado molecular inestable de las partes del instrumento que han sido sometidas a mecanizado y, principalmente, a tratamientos térmicos, con el trascurso del tiempo aparecen en ellas modificaciones estructurales que ocasionan deformaciones y variaciones de medida A fin de evitar estas deficiencias, que una vez aparecidas no tienen corrección posible, algunos instrumentos se fabrican, en sus partes más delicadas, a base de cromo, molibdeno, platino e iridio, formando aleaciones prácticamente inalterables. Asimismo, es frecuente -en razón a su menor precio- la utilización de aceros especiales que son sometidos a un proceso previo de envejecimiento artificial.

3 Hoja nº 3 Consideraciones sobre los instrumentos.-de todo lo expuesto se deduce que en la adquisición de un instrumento de medida deben considerarse: el material empleado en su construcción y el grado de exactitud conseguido en su fabricación. Por cuanto se refiere a su uso y conservación, es preciso poner sumo cuidado, lubricándolos convenientemente y limpiándolos periódicamente, conforme a las instrucciones del fabricante, ya que un instrumento en malas condiciones puede dar lugar a graves y costosos errores de fabricación. Finalmente, indicaremos que es muy conveniente verificarlos periódicamente, operación que se realiza mediante el empleo de instrumentos patrón. ERRORES DEBIDOS A LA PERSONA Los errores atribuibles al operario que efectúa la medición tienen dos motivos principales: manejo incorrecto de los instrumentos y deficiencias de apreciación. * Manejo incorrecto de los instrumentos: La manipulación incorrecta de los instrumentos puede deberse a numerosas causas, entre las que señalaremos como más importantes: * Ejercer una fuerza inadecuada entre la pieza a medir y las partes del instrumento que han de entrar en contacto con ella. * Falta de coincidencia entre el origen de la escala y uno de los extremos de la magnitud a medir. * Falta de alineación entre la visual del operario y la perpendicular a la escala del instrumento. Todas estas deficiencias dan lugar a unos errores, denominados accidentales o fortuitos, que no siguen una ley determinada sino que toman valores arbitrarios en circunstancias aparentemente iguales, siendo su característica principal el hecho de presentarse tanto en un sentido como en sentido contrario, causa por la que no admiten la posibilidad de una eliminación operatoria regular y completa. Cuando se trate de mediciones muy rigurosas, los errores accidentales pueden atenuarse repitiendo la medición un número de veces suficientemente elevado y tomando como «valor más probable de la medición» la media aritmética de los valores obtenidos; así, si en las sucesivas mediciones de una magnitud se han obtenido como valores igualmente fidedignos V 1, V 2, V 3... Vn~ el valor más probable, que representamos por Vp vendrá dado por la expresión: V 1 +V 2 +V 3 +~~+Vp n Deficiencias de apreciación: Son debidas a la dificultad de apreciar la concordancia exacta entre los trazos de la graduación y el índice del instrumento, dificultad que es tanto mayor cuanto menor es la distancia que separa los trazos de la escala. A este respecto cabe señalar que no son aconsejables las escalas cuyos trazos tengan separaciones menores de 0,5 mm, a no ser que lleven acoplados instrumentos ópticos tales como lupas o microscopios.

4 Hoja nº 4 Cualidades del operario.- Como consecuencia de lo expuesto, y dado el trabajo que van a desarrollar, es deseable que los operarios de los departamentos de Metrotecnia reúnan las siguientes cualidades: buena vista, sentido del tacto muy desarrollado, facilidad para realizar operaciones numédeas, pulcdtud y sentido de la responsabilidad. ERRORES DEBIDOS AL AMBIENTE Los errores que pueden producirse en una medición como consecuencia de condiciones inapropiadas del ambiente en el que ésta se realiza, se deben principalmente a las siguientes causas: - Deficiencias de la iluminación: Pueden provenir tanto de la magnitud como de la situación de los focos luminosos. La iluminación media debe ser de unos 250 lux, con posibilidad de variación entre 150 y 500 lux, según sean los materiales y la calidad superficial de las piezas a medir. Por cuanto se refiere a la situación de los focos luminosos, debe evitarse que incidan directamente sobre las piezas e instrumentos, ya que, además de producir brillos molestos, pueden dar lugar a sensibles incrementos de temperatura. - Temperatura inadecuada: De todos es bien conocido el hecho de que los materiales se dilatan con el calor, y que los coeficientes de dilatación varían notablemente de unos materiales a otros. Resulta evidente, por tanto, que el valor obtenido en la medición de una magnitud lineal dependerá de las temperaturas a que se encuentren el instrumento de medida y la pieza a medir, razón por la cual se ha hecho preciso establecer una «temperatura de referencia», temperatura que -según convenio internacional- se ha fijado en 20 ºC En consecuencia, los instrumentos de medida se construyen de forma que dan la media legal a 20ºC, motivo por el cual, y a fin de garantizar la exactitud de los mismos, los laboratorios de Metrotecnia deben mantenerse a la citada temperatura. Cualidades del laboratorio de Metrotecnia.-A fin de evitar los errores expuestos, es preciso que los laboratorios de Metrotecnia -lugares donde se efectúan las mediciones de precisión y se conservan los instrumentos de medida- dispongan de una iluminación y una temperatura adecuadas. Asimismo, es muy conveniente que el grado de humedad relativa del ambiente se encuentre alrededor del 60 %, lo que se consigue mediante el empleo de humidificadores de regulación automática. CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS La precisión y fiabilidad de una medición dependen, en gran parte, de una correcta elección de las características del instrumento a utilizar; características entre las que cabe destacar como más importantes las siguientes:

5 Hoja nº 5 - Alcance de medida: Es el valor de la máxima magnitud que el instrumento puede medir - Campo de medida: Es el intervalo de medidas entre las que el instrumento puede realizar la medición. - Sensibilidad: Es la relación entre el desplazamiento del indice y la magnitud medida. - Apreciación: Es la magnitud más pequeña que puede determinar el instrumento.