5/28/2018 Metrologa completo

1/93

PROCESOS

INDUSTRIALES

Metrologa.

scar Sola

5/28/2018 Metrologa completo

2/93

INTRODUCCIN A LA METROLOGA

La Metrologa es la ciencia de las medidas; en su generalidad, trata del estudio y aplicacin de

todos los medios propios para la medida de magnitudes, tales como: longitud, masas, tiempos

temperaturas, etc. Por esta enumeracin, es fcil ver que la metrologa entra en todos los dominios de la

ciencia. As tenemos laMetrologa Dimensional, que se ocupa de las medidas de las dimensiones, la

Metrologa Ponderal, que se ocupa de la medida de pesos, etc. En los temas que siguen nos vamos a

ocupar exclusivamente de la Metrologa Dimensional.

El desarrollo material de la humanidad en los dos ltimos siglos, ha sido posible gracias a la

cantidad de productos que la industria ha proporcionado, con una calidad y precios aceptables. Para ello

se abandonaron en forma definitiva los sistemas de fabricacin propios de la artesana, en donde una sola

persona o muy pocas realizaban un producto completo en todos sus aspectos, dando paso a los sistemas

de fabricacin en serie en donde cada operario realiza una gran cantidad de unidades de una sola pieza,

e incluso normalmente tan slo alguna de las operaciones necesarias para obtener dicha pieza. Esta forma

de produccin, impuesta por el factor econmico, ha creado a cambio la necesidad de la

intercambiabilidadpara que el montaje de un mecanismo complejo pueda realizarse a partir de cualquier

conjunto de sus piezas componentes, y que posteriormente puedan sustituirse una o varias de ellas, sin

fallos del conjunto.

Para conseguir estos objetivos ha habido que aumentar fuertemente el control de fabricacin,

pese al coste econmico que supone. Este control tiene muy diferentes aspectos: normalizacin de

criterios de diseo, empleo de tolerancias para conseguir los correspondientes ajuste, verificacin

sistemtica de las mquinas-herramientas y de las piezas mediante los instrumentos apropiados,

verificacin de estos instrumentos de medida, todo ello para asegurar que las piezas fabricadas por

diferentes operarios, en centros situados en diferentes sitios, sean intercambiables.

Los actuales procesos defabricacin flexibley dejust in timeno contemplan un control posterior

a la fabricacin, sino que abogan por un control continuo, integrando mquinas de medicin en el propio

proceso de fabricacin, de forma que si se observa una desviacin en los estndares, pueda corregirse

sobre la marcha, haciendo ms vlida la serie, conteniendo esta menos elementos defectuosos.

Por ltimo, adems de conseguir intercambiabilidad, el desarrollo tcnico ha conducido a

conseguir precisiones cada vez ms estrechas; por ello resulta primordial el control de piezas a travs de

tcnicas de medicin, lo cual, cuando se ha llegado al orden de las milsimas de milmetro en los planos

de fabricacin, trae consigo la aplicacin de tcnicas muy especficas.

Por tanto podemos resumir el desarrollo de esta tcnica en los siguientes pasos: primeramente

bast fabricar como fuese posible (artesana); luego fue necesario introducir la intercambiabilidad

(fabricacin en serie), para lo cual se necesit medir (metrotecnia), y por ltimo se ha aadido la

exigencia de precisin (metrologas avanzadas) y con ello la medicin ha tomado carcter de ciencia

(metrologa).

Como principio general a considerar en las medidas de precisin puede decirse que tan

perjudicial es la realizacin de una medida sin la precisin suficiente, como el emplear una alta

5/28/2018 Metrologa completo

3/93

metrologa para una medicin que no lo necesita.

mbito de la metrologa dimensional

Un plano de fabricacin completo es el que tiene todas las cotas necesarias para determinar la

pieza, con sus correspondientes tolerancias de dimensin, forma y acabado superficial, a cuyo efectoexisten smbolos normalizados de los tres tipos.

Las longitudes a medir en una pieza, pueden ser tanto reales como ficticias, segn que los dos

puntos que definen la distancia existen materialmente como parte de alguna de las superficies de la pieza

o son prolongacin de superficies o ejes de las mismas.

Los ngulos quedan definidos conceptualmente como cocientes de longitudes.

Las formas obedecen a un campo de posibilidades prcticamente ilimitado, que se va ampliando

constantemente a medida que progresa la tecnologa, con objeto de determinar ms exactamente la forma

total de la pieza. Las medidas de forma abarcan actualmente desde los conceptos elementales de planitudy redondez hasta los ms complejos de forma de un diente helicoidal.

La calidad superficial o microgeomtrica, estudia en forma aproximada el estado real de las

superficies de la pieza vistas en detalle. Como las formas ampliadas hasta 100.000 veces son muy

complejas, su estudio y calificacin se efecta a travs de parmetros, emplendose cada vez un nmero

mayor de los mismos.

Por tanto, el estudio de la geometra de una pieza (de forma estricta todas las mediciones

geomtricas se derivan de una longitud), podemos dividirla en los siguientes aspectos:

5/28/2018 Metrologa completo

4/93

Macrogeometra

DimensionesLongitudes

Angulos

Formas

Rectitud

Paralelismo

Perpendicularidad

Angularidad

Simetra

Planitud

Redondez

CilindricidadConcentricidad

Microgeometra Acabado superficial

5/28/2018 Metrologa completo

5/93

TEMA 1

SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDA

Conceptos previos

Se define la magnitud fsicacomo aquella caracterstica observable y medible de un fenmenoo cuerpo, caracterizado por su naturaleza, su unidad (de la misma naturaleza que ella), y su valornumrico o medida. De acuerdo con esto:

Magnitud fsica = medida unidad

L = 10 m

El conjunto de magnitudes caracterizadas por el mismo atributo cualitativo, constituyen una clasede magnitud, como por ejemplo la fuerza. Se denomina en cambio magnitud de influencia, a cualquiermagnitud que no es objeto de medicin, pero que influye sobre el valor de la magnitud a medir o sobreel resultado de la medicin. Estas magnitudes de influencia pueden clasificarse en general en cuatrogrupos, segn estn relacionadas con:

- El operador

- El instrumento de medida- La propia pieza a medir- Los agentes externos

Medires determinar una magnitud comparando su extensin con otra de igual clase de magnituddeterminada previamente, para ver cuantas veces contiene la una a la otra. Para que los resultados de lasmediciones sean comparables, es necesario que la magnitud que se toma como referencia o trmino decomparacin sea la misma y de valor constante. A estas magnitudes fijas es a las que se les da el nombrede unidades de medida. Su valor numrico se admite convencionalmente como uno. Por otra parte, seentender medidacomo aquel resultado obtenido en una medicin.

Con los conceptos definidos podemos decir que la tcnica de medicin, con un grado de

precisin adecuado, as como todos los aspectos relacionados con las unidades de medida (estudio,conservacin, materializacin, etc.) y los instrumentos de medicin, forman el dominio de laMetrologa.

El objetivo fundamental de cualquier trabajo metrolgico, desde el realizado en un LaboratorioPatrn Nacional, pasando por los diferentes tipos de Laboratorios de Metrologa, hasta el Servicio deControl de un Taller, es la determinacin de una cierta medida de una magnitud fsica con referencia auna unidad, proporcionando siempre el margen de incertidumbre asociado a la medida para undeterminado nivel de confianza.

Veamos un ejemplo: En una operacin de medicin de la clase de magnitud que se denominalongitud, se ha encontrado que el elemento sometido a ella era superior a la unidad milmetro en relacin

23,456 1; cuando un centro de medicin proporciona un dato como ste:L = 23,456 mm

5/28/2018 Metrologa completo

6/93

dicho centro ha realizado indudablemente una medida, cuyo resultado puede ser vlido en undeterminado nmero de situaciones, pero como se puede apreciar, no queda perfectamente acotada laprecisin de dicho resultado. nicamente cabe imaginar que, puesto que el ltimo dgito representamicrmetros, dicho dgito podra oscilar entre el valor 5 y el valor 7, siendo por tanto la incertidumbredel resultado de 0,001 mm. Pero esto pudiera ser falso.

Por ello, en el caso de medidas de precisin se aade al resultado un trmino precedido del signo, conocido como incertidumbredel resultado de medida, el cual viene a ser una cuantificacin de la

precisin, entendida esta como concepto cualitativo de la medida.

Dicha incertidumbre debe cuantificarse e interpretarse como una cantidad equivalente a unadesviacin tpica, admitindose su multiplicacin por un factor de incertidumbre (k), normalmente devalor contenido entre 1 y 3, y que debe especificarse como parte del resultado de la medida. As:

Resultado = valor numrico u unidad (k= )

Ejemplo: L = 23,456 0,005 mm (k=2)

Puede afirmarse que si en principio bast con medir, el desarrollo de la tcnica exigiposteriormente medir con precisinhasta tal extremo que, as como en la fabricacin mecnica actualuna pieza que no se encuentra dentro de sus tolerancias de plano no es apta para cumplir su misin, unamedida que no quede garantizada con excesiva precisin, puede suponer un gasto sin aportar ningunautilidad.

Evolucin de los sistemas de unidades

Desde las pocas ms primitivas de su historia, el hombre ha tenido necesidad de medir, yafueran los campos que cultivaba, las telas que teja, etc. As se encuentran indicios de mediciones entodas las pocas. El ms antiguo patrn de medida que se conoce se encuentra en el Museo del Louvre,

una estatua caldea de 25 siglos A.C. titulada "el Arquitecto de la regla", que representa un hombre sobrecuyas rodillas descansa una regla graduada, la cual constitua el patrn de medida. La regla tiene sus dostrazos extremos a una distancia de 264,5 mm y est dividida en 16 partes iguales, de las que tres de unextremo estn subdivididas a su vez en 2, 5 y 6 partes iguales y las dos del otro extremo en 12 y 18 partesiguales:

=)))))))))))))))))))))) 264,5 mm )))))))))))))))))))))))