1. OBJETIVOS Guión de Prácticas. PRÁCTICA METROLOGIA. Medición Conocimientos de los fundamentos de medición Aprender a utilizar correctamente los instrumentos básicos de medición. 2. CONSIDERACIONES PREVIAS a tener en cuenta SIEMPRE Control visual de la pieza y del aparato de medición Control ambiental del entorno Calibración del aparato de medición Manipulación de la pieza y del aparato de medición 3. DEFINICIONES BÁSICAS DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA - Campo de medida. Intervalo de valores que puede tomar la magnitud a medir con un instrumento de manera que el error de medida, operando dentro de las condiciones de empleo, sea inferior al máximo especificado para al instrumento. Un aparato puede tener varios campos de medida. - Alcance. Valor máximo del campo de medida. - Escala. Conjunto ordenado de signos en el dispositivo indicador que representan valores de la magnitud medida. - División de escala. Intervalo entre dos valores sucesivos de la escala. Hay instrumentos de división constante y de división variable. - Sensibilidad. La sensibilidad de un instrumento de medida, para un valor dado de la medida, se expresa por el cociente entre el incremento observado de la variable y el incremento correspondiente de la magnitud medida. - Precisión. Cualidad que caracteriza la aptitud de un instrumento para dar indicaciones próximas al valor verdadero de la magnitud medida, teniendo en cuenta tanto los errores sistemáticos como los aleatorios. Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 1
- Apreciación. Es la magnitud más pequeña que un instrumento es capaz de determinar. Es la menor división de la regla fija dividida por el número de divisiones del nonio. Apreciacion 1 mm N - Incertidumbre. Cálculo estimativo de la variación de una medida (resultado medido) en relación al valor real. Errores acumulativos de forma pieza (2 μm), por indicación aparato (1 μm), por paralelismo, planitud entre superficie de contacto del aparato (1 μm), por diferencia de temperatura entre pieza-aparato-operario (1-3 μm). - Fiabilidad. Facultad de un elemento, servicio o proceso para realizar una función requerida bajo condiciones establecidas y durante un tiempo determinado. Generalmente se expresa por un número que indica la probabilidad de que se cumpla esta característica. - Calibración. Conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar el valor de los errores de un patrón, instrumento o equipo de medida y proceder a su ajuste o a expresar aquellos mediante una tabla o curva de corrección. - Linealidad. Exactitud del instrumento a lo largo de su gama de operación. - Exactitud. Cuan cerca se puede obtener la medida real. - Estabilidad. Capacidad de mantener su calibración durante cierto tiempo. - Regla del 10. El instrumento de medición debe ser diez veces más preciso que las tolerancias especificadas. Ejemplo: Un instrumento para medida de longitudes entre 25 y 50 mm, tiene una escala en la que cada trazo representa 0.01 mm y se encuentra dibujado a una distancia de 2 mm del trazo contiguo. Entonces: - Campo de medida: 50-25 = 25 mm - Alcance: 50 mm - División de escala: 0.01 mm (APRECIACION) - Sensibilidad: 2 / 0.01 = 200 Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 2
4. PIE DE REY Básicamente consiste en una regla graduada perfeccionada para aumentar la precisión. Está formado por una regla de acero, sobre el que se desliza un cursor provisto, en cuyo borde va grabada otra escala con el nonio. Unida al cursor hay una varilla que desliza a lo largo de una ranura existente en la parte posterior de la regla. El pie de rey dispone de unos brazos o patas que sirven para medir cotas exteriores, de unos picos o cuchillas para medir cotas interiores y la varilla para profundidades. Es muy sencillo de utilizar: se desplaza el cursor hasta ajustar con la pieza a medir y a continuación procedemos a leer en la escala y el nonio. Si el 0 del cursor queda, en una medición, entre dos trazos de la escala principal, el valor de la longitud medida viene dado por el número de divisiones de la escala fija que se halla a la izquierda del 0, más una fracción de milímetro indicada por el número de orden del trazo que esté en coincidencia con un trazo de escala fija. Básicamente es un instrumento de precisión que me permite realizar tres tipos de mediciones: Medidas de espesores, diámetros o dimensiones externas. Medidas de diámetro o dimensiones internas. Medidas de profundidades. 4.1 PARTES DE UN PIE DE REY Figura 1. Pie de rey Tiene capacidad de medición de 0 hasta 2000 mm. Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 3
4.2 MEDICIÓN EN TRAZO CERO Si coincide trazo cero del cursor con división de la regla la medida es directa. Figura 2. Medición cota exterior Si no coincide con ninguna división, el número entero en mm es dado por la última división a la izquierda del trazo cero del cursor. NONIO o VERNIER: El fundamento del nonio, se fundamenta en lo siguiente: Si en la regla fija, 10 milímetros de longitud se divide en 10 partes iguales, resulta que el valor de cada medición será de 1 mm. Sobre la regla o boca móvil, se marcan 9 milímetros de longitud y se dividen en 10 partes iguales, resulta, que el valor de cada medida será de 0,9 mm. La diferencia entre 1 mm de la regla fija y 1 mm. de la móvil, es de 0,1 mm. Cuando la línea cero de la regla móvil coincide con cualquier división de la fija, la medida será exacta, o sea que no tendrá décimas de mm. Cuando coinciden el 1 de la regla fija con el 1 de la móvil, la medida tendrá + 0,1 mm., cuando coinciden los 2, la medida tendrá + 0,2 mm. y así sucesivamente. (Figura 3) Figura 3. Medición con el cursor móvil o nonius Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 4
EJEMPLO (SI N = 10) Figura 4. Medición para N=10 - Ejemplo de un nonio con apreciación 0.05 1/N = 0.05 LUEGO N = 20 N -1 = 19 Figura 5. Medición para N=20 Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 5
Figura 6. Ejemplo de un pie de rey digital Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 6
5. MICRÓMETRO (Palmer) Uno de los instrumentos que se utiliza con mayor frecuencia en la industria para medir cotas con mayor precisión respecto el pie de rey, es el micrómetro. Figura 7. Ejemplos de micrómetros Figura 8. Partes de un micrómetro El micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando éste es movido mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en el movimiento lineal del husillo. El desplazamiento de éste amplifica la rotación del tornillo y el diámetro del tambor. Las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo. Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 7
Lectura del Micrómetro Para el micrómetro estándar en milímetros nos referimos a la Figura 9. Para lecturas en centésimas de milímetro primero tome la lectura del cilindro (obsérvese que cada graduación corresponde a 0.5 mm ) y luego la del tambor, sume las dos para obtener la lectura total. Figura 9. Ejemplo de lectura de un micrómetro convencional (apreciación 0,01 mm) Observe que el tambor se ha detenido en un punto más allá de la línea correspondiente a 4 mm. Observe también que una línea adicional (graduación de 0.50 mm) es visible entre la línea correspondiente a 4 mm y el borde del tambor. La línea 49 sobre el tambor corresponde con la línea central del cilindro así la lectura total de la medición: a. Lectura sobre el cilindro 4.0 b. Lectura entre el 4 y el borde del tambor 0.50 c. Línea del tambor que coincide con el cilindro 0.49 Lectura total: 4.99 mm Figura 10. Micrómetro con pletinas, para medición de ruedas dentadas Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 8
6. INFORME DE PRÁCTICAS. Con el pie de rey, realizar un croquis de una pieza con todas sus medidas características. Tanto para pie de rey como para micrómetro, escoger una cota y realizar n = 5 medidas con cada aparato de medición. Con estas medidas determinar y analizar los resultados obtenidos. (Crear una tabla estadística en una hoja de cálculo). 1. Media de la muestra de medición. X n i 1 n X i 2. Desviación tipo. ( xi x) n 1 3. Error medio promedio. 2 n 4. Medida total. x x Control de la variación de la medida: 5. Repetibilidad de la muestra R x máx x mín 6. Reproducibilidad entre diferentes operarios r xoperario1 xoperario2 Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 9
Para el informe analizar los resultados obtenidos y contestar las siguientes preguntas: 1. Al realizar una medición con un pie de rey convencional tomo una medida de 14,44 mm. La apreciación de este aparato será entonces de..? 2. Cuántas divisiones deberá tener el nonio de un pie de rey si su apreciación es de 0,025 mm? 3. Antes de realizar cualquier medida, que precauciones debemos tomar? 4. Cita las aplicaciones de un palmer. 5. Para medir una cota de 2714 ± 1 mm qué aparato de medición es el más adecuado? En el esfuerzo para asegurar una precisión más alta en la fabricación, el nuevo centro de atención está en establecer la incertidumbre de la medición de las herramientas y el equipo de medición de las herramientas y el equipo de inspección Pràctica Metrologia.MEDICIÓ 10
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