Tema 2 Metrología
Metrología: (Metro = Medidas, Logos = Tratado Es la ciencia que trata de las medidas ) De acuerdo con sus raíces la metrología está relacionada con todas y cada una de las actividades de la humanidad. Y ayuda a todas las ciencias existentes para facilitar su entendimiento, aplicación, evaluación y desarrollo, habiendo estado ligada al hombre desde su aparición sobre la faz de la tierra. Hoy en día contamos con el Sistema Internacional de Unidades (SI) que es una versión modernizada del sistema métrico establecido por acuerdo internacional, suministra un marco lógico interconectado con todas las mediciones de ciencia, industria y comercio. Fue adoptado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas, máxima autoridad internacional en metrología. Oficialmente se abrevia SI y está construido sobre los cimientos que forman siete unidades base, más dos unidades suplementarias. Todas las demás unidades del SI se derivan desde estas unidades. Los múltiplos y submúltiplos son expresados en un sistema decimal.
Normalización: Es el proceso de elaboración n y aplicación n de normas; Comunicación n (entre productor, consumidor o usuario) basada en términos técnicos, t definiciones, símbolos, s métodos m y procedimientos. Normas Nacionales La ASTM lo define como el proceso de formular y aplicar reglas para una aproximación ordenada a una actividad específica para el beneficio y la cooperación de todos los involucrados. BS Norma Británica CS Norma Canadiense DIN Norma Industrial Alemana JIS Norma Industrial Japonesa NF Norma Francesa NOM Norma Oficial Mexicana (obligatorio). NMX Norma Mexicana (voluntaria). Ejemplos de Normas de asociación API Instituto Estadounidense del Petróleo ASME Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Manufactura ASQC Sociedad Estadounidense para el Control de la Calidad ASTM Sociedad Estadounidense para Pruebas de Materiales MIL-STD Norma Militar IEEE Instituto de Ingenieros Electrónicos y Electricistas
Trazabilidad: Todo equipo de medición debe ser calibrado utilizando patrones trazables a patrones nacionales o internacionales y que sean consistentes con las recomendaciones de la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM). En los casos en donde dichos patrones nacionales o internacionales no existan (por ejemplo, para dureza), la trazabilidad debe ser establecida por otros patrones de medición. Patrón internacional: Patrón reconocido por acuerdo internacional, como base internacional para fijar el valor de todos los otros patrones de la magnitud considerada. Patrón (de medición): Medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad, o uno o más valores de una cantidad para transmitirlas, por comparación, a otros instrumentos de medición. Laboratorios de Calibración Acreditados. Japón AIST JCSS Singapur PSB SAC Taiwán NML CNLA USA NIST A2LA Inglaterra NPL UKAS Países Bajos NMI RvA NKO Alemania PTB DKD Suecia OFMET SAS Italia IMGC SIT Suiza SP SWEDAC Brasil INMETR RBC Malacia SIRIM RBC Tailandia NIMT TISI México CENAM EMA
Sistema Internacional de Unidades (SI) Unidades Base Longitud (Dimensional) Masa Tiempo Corriente Eléctrica Temperatura Cantidad de Sustancia Intensidad Luminosa = = = = = = = Metro m Kilogramo kg Segundo s Ampere A Kelvin K Mol o Mole mol Cancelada cd Unidades Suplementarias Angulo Plano Angulo Sólido = = Radián rad Estereorradián sr Longitud: Metro (m). El metro es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío, durante un lapso de 1/299792458 de segundo (17 a GGPM-1984). Ángulo plano: Radián (rad). El radián es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un circulo que interceptan, sobre la circunferencia de este circulo, un arco de longitud igual a la del radio (recomendación ISO-R31/1). Temperatura termodinámica: Kelvin ( K). El Kelvin es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (13a. CGPM-1967). Masa: Kilogramo (kg). El kilogramo es la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo (1a, 3a, CGPM-1829 y 1901). Fuerza: Newton ( N) Tiempo: Segundo (s). El segundo es la duración de 9192631770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del átomo de cesio 133(13a CGPM- 1967).
La metrología dimensional se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares (longitudes y ángulos). La medición se puede dividir en directa (cuando el valor de la medida se obtiene directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos) o indirecta (cuando para obtener el valor de la medida necesitamos compararla con alguna referencia). Medir: En general se define como la operación de comparar la magnitud deseada con otra de la misma naturaleza que se toma como patrón. En metrología dimensional sólo son útiles algunos de los submúltiplos, dado que en los dibujos de ingeniería la unidad comúnmente utilizada es el milímetro. Submúltiplos y su campo de aplicación 1 metro = 1 m 0.1 m Uso 1 milímetro = 1 mm = 0.001 m 0.01 m general 0.0001 m = 0.1 mm Uso 0.00001 m = 0.01 mm Industrial 1 micrómetro = 1 μm = 0.000001 m = 0.001 mm Uso en laboratorios 0.0000001 m = 0.0001 mm = 0.1 μm de calibración 0.00000001 m = 0.00001 mm = 0.01 μm 1 manómetro = 1 nm = 0.000000001 m = 0.000001 mm = 0.001 μm Uso en laboratorios con patrones primarios NIST, NRLM, BIPM, PTB, CENAM, etc.
Clasificación de instrumentos y aparatos de medición en Metrología dimensional Con trazos o diviciones Metro Regla graduada Todo tipo de calibradores y medidores de alutra con escala vernier Medida Directa Con tornillo micrométrico Todo tipo de micrómetros Cabezas micrométricas Con dimenciónes fija Bloques patrón Calibradores de espesores (láminas) Calibradores límite (pasa-no pasa). Lineal Medida indirecta Comparativa Trigonometría Comparadores mecánicos Comparadores ópticos Comparadores neumáticos Comparadores electromecácicos Máquina de medición de redondez Medidores de espesor de recubrimiento Esferas o cilindros Máquinas de medición por coordenadas Relativa Niveles Reglas ópticas Rugosímetros
Con trazos o divisiones
Con tornillo micrométrico Topes de medición Vástago Móvil Contratuerca de fijación Escalas graduadas Tambor Tope de trinquete
Con dimensiones fijas
Con dimensiones fijas Calibrador pasa no pasa
Comparadores
Nivel Medición Relativa
Medición Relativa Rugosímetro
Evolución de los instrumentos de medición
Balanza mecánica
Balanza de resorte
Balanza electrónica
Cronómetro analógico mecánico
Cronómetro digital
Cinta métrica para medir distancias
Medidor de distancia ultrasónico
Medidor de distancia láser
Termómetro de mercurio
Termómetro digital
Manómetro mecánico
Manómetro digital
Fotómetro digital
Multímetros
Calibrador Vernier El calibrador vernier fue elaborado para satisfacer la necesidad de un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en una sola operación. Medición de exteriores Medición de interiores Medición de profundidad Medición de peldaño
Topes de medición Vástago Móvil Contratuerca de fijación Micrómetro Escalas graduadas Tambor Tope de trinquete
Errores en la medición Error: Diferencia algebraica entre el valor leído o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida. Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y el mismo ambiente (repetibilidad) En sentido estricto, es imposible hacer una medición totalmente exacta, por lo tanto, siempre se enfrentarán errores al hacer las mediciones. Los errores pueden ser despreciables o significativos, dependiendo, entre las circunstancias de la aplicación que se le dé a la medición. Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de los instrumentos de medición, de las condiciones ambientales y de otras causas.