INTRODUCCIN

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

CURSO: METROLOGA Y CONTROL DE CALIDAD

INSTRUMENTOS DE MEDICIN EN LA INDUSTRIA METAL MECANICA

Docente: Ing. Mecnico Ivo Mariluz Jimnez.

INTRODUCCIN

En los procesos de maquinado, la medicin se limita normalmente a tamao o dimensin de longitudes, es decir, a medidas lineales. El ancho, la profundidad y el dimetro de crculos son otras expresiones de medida lineal. La escuadra y el grado de angularidad que se expresan en grados, minutos, segundos de arco son otras clases de medidas muy importantes que se emplean en las operaciones de maquinado. Adems trminos como planura, rectitud, concentricidad o excentricidad y acabado superficial son elemento de la metrologa que se encuentran en las operaciones de manufactura que requieren de dispositivos de medicin especial.

La presente separata abarca algunos de los instrumentos de medicin, verificacin y control ms importantes, que son utilizados en un taller de metal mecnica.

Estudiaremos los instrumentos adecuados, para poder definir el dimensionado de una pieza o parte mecnica. Es as que presentaremos los instrumentos de medicin ms comunes en la industria. Entre otros debemos considerar el vernier o pie de rey, el micrmetro o plmer, el gonimetro, los calibradores, comparadores o gauge, el profundmetro y el micrmetro de interiores.

Medir:

Es comparar una cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir lo llamamos Medida y da como producto un nmero (cuantas veces lo contiene) que es la relacin entre el objeto a medir y la unidad de referencia (unidad de medida). O sea que estamos comparando la cantidad que queremos determinar con una unidad de medida establecida de algn sistema, por ejemplo cierta longitud comparada con cuantos milmetros equivale, una determinada corriente elctrica con cuantos amperes, cierto peso con cuantos gramos, etc.

Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema que observamos, teniendo en cuenta que las medidas se realizan con algn tipo de error, debido a imperfecciones del instrumento o a limitaciones del medio, errores experimentales, etc.

Unidades de medida

Al patrn utilizado para medir le llamamos tambin Unidad de medida. Debe cumplir estas condiciones:

1.- Ser inalterable, esto es, no ha de cambiar con el tiempo ni en funcin de quin realice la

medida.

2.- Ser universal, es decir utilizada por todos los pases,(o por muchos de ellos).3.- Ha de ser fcilmente reproducible.

Reuniendo las unidades patrn que los cientficos han estimado ms convenientes, se han creado los denominados Sistemas de Unidades. Uno de ellos que utilizamos en nuestras aulas es el Sistema Internacional.

Errores en las medidas directas:

El origen de los errores de medicin es muy diverso, pero podemos distinguir:

Errores sistemticos: son los que se producen siempre, suelen conservar la magnitud y el sentido, se deben a desajustes del instrumento, desgastes etc. Dan lugar a sesgo en las medidas.

Errores aleatorios: son los que se producen de un modo no regular, variando en magnitud y sentido de forma aleatoria, son difciles de preveer, y dan lugar a la falta de calidad de la medicin.

Error absoluto: el error absoluto de una medida es la diferencia entre el valor real de una magnitud y el valor que se ha medido.

Error relativo: es la relacin que existe entre el error absoluto y la magnitud medida, es adimensional, y suele expresarse en porcentaje.

Error estndar: si no hemos valorado el error que cometemos al medir, tomamos como error estndar:

Cinco veces la apreciacin del instrumento.

El 5% de la magnitud medida.

INSTRUMENTOS:

Los instrumentos de medicin son el medio por el que se hace esta conversin o medida. Dos caractersticas importantes de un instrumento de medida son la apreciacin y la sensibilidad.

Apreciacin es la mnima cantidad que el instrumento puede medir (sin estimaciones) de una determinada magnitud y unidad, o sea es el intervalo entre dos divisiones sucesivas de su escala.

COMO SE CLASIFICAN?1. Magnitud fsica que miden: instrumentos de temperatura, de fuerza, de corriente, etc.

2. El principio de funcionamiento: mecnicos, neumticos, hidrulicos, elctricos, elctronicos, pticos, etc.

3. El tipo de lectura: analgicos y digitales. los analgicos utilizan escalas graduadas y generalmente agujas indicadoras, mientras que los digitales muestran la lectura en forma de dgitos en una pantalla.

4. La finalidad y sitio de empleo: instrumentos de laboratorio, campo ( uso en exteriores ), y de taller o industria.

CONCEPTOS BASICOS Rango o campo de medida: es el conjunto de valores de la variable medida que est comprendido dentro de los lmites superior e inferior de la capacidad de medida del instrumento.

Alcance: es la diferencia algebraica entre los valores superior en inferior del rango del instrumento.

Escala: factor numrico que relaciona la cantidad medida con la indicacin del instrumento.

Apreciacin:Es la mnima lectura que puede hacerse sobre la escala.

Tolerancia o precisin: define los lmites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio.

Sensibilidad: es la razn entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, despus de haber alcanzado el estado de reposo.

CALIBRADOR VERNIER O PIE DE REY:La escala vernier la invent Petrus Nonius (1492 1577), matemtico portugus por lo que denomino nonio. El diseo actual de la escala deslizante debe su nombre al francs Pierre Vernier (1580 1637), quien la perfecciono.

Este instrumento fue elaborado para satisfacer la necesidad de un instrumento de la lectura directa que pudiera brindar una medida fcilmente, en una sola operacin, el calibrador tpico puede tomar tres tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades. Consta de una regla provista de un nonius.

El nonius es un aparato destinado a la medida precisa de longitudes o de ngulos. El empleado para la medida de longitudes consta de una regla dividida en partes iguales, sobre la que desliza una reglilla graduada (nonius) de tal forma que n-1 divisiones de la regla se dividen en n partes iguales del nonius.

Si D es la longitud de una de las divisiones de la regla, la longitud de una divisin de nonius es d=D(8n-1)/n.

Se llama precisin p a la diferencia entre las longitudes de una divisin de la regla y otra del nonius. As, si cada divisin de la regla tiene por longitud un milmetro, y se ha dividido nueve divisiones de ella en diez del nonius, la precisin es de 1/10 de mm (nonius decimal).

Componentes del pie de rey

Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milmetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimtrica y la superior en pulgadas.

1. Mordazas para medidas externas.

2. Mordazas para medidas internas.

3. Coliza para medida de profundidades.

4. Escala con divisiones en centmetros y milmetros.

5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.

6. Nonio para la lectura de las fracciones de milmetros en que est dividido.

7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que est dividido.

8. Botn de deslizamiento y freno.

Este tipo de pie de rey est equipado con un tornillo de ajuste el cual se utiliza para mover el cursor lentamente cuando se usa como un calibrador fijo, este tipo permite el ajuste fcil del cursor.

Este otro, llamado calibrador de cartula, est equipado con un indicador de cartula en lugar de un nonio para permitir la lectura fcil de la escala.MICROMETRO O PALMER:

Micrmetro de exteriores 0-25, tpico.

El micrmetro (del griego micros, pequeo, y metron, medicin), tambin llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medicin cuyo funcionamiento est basado en el tornillo micromtrico que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisin, del orden de centsimas de milmetros (0,01mm) y de milsimas de milmetros (0,001mm) (micra).

Para ello cuenta con dos puntas que se aproximan entre s mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La mxima longitud de medida del micrmetro de exteriores normalmente es de 25mm aunque existen tambin los de 0 a 30, por lo que es necesario disponer de un micrmetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25mm), (25-50mm), (50-75mm), etc.

Frecuentemente el micrmetro tambin incluye una manera de limitar la torsin mxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difcil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisin del instrumento.

HistoriaEl primer tornillo micromtrico fue inventado por Wiliam Gascoigne en el siglo XVII, como una mejora del vernier, fue entonces usado en un telescopio para medir las distancias angulares entre las estrellas. Su adaptacin para las medidas pequeas fue hecha por Jean Louis Palmer, este dispositivo es desde entonces llamado Palmer en Francia.

El tornillo micrmetro fue fabricado en masa y ampliamente difundido en el mercado en 1867 por Brown & Sharpe, lo que permiti el uso, de este instrumento de medida, en los talleres mecnicos de tamao medio. Brown & Sharpe se inspiraron en varios instrumentos anteriores, uno de ellos el diseado por Palmer.

En 1888 Edward Williams Morley demostr la precisin de las medidas, con el micrmetro, en una serie compleja de experimentos.

Partes del micrmetro

Partiendo de un micrmetro normalizado de 0 a 25 mm, de medida de exteriores, podemos diferenciar las siguientes partes:

1. Cuerpo: que constituye el armazn del micrmetro.

2. Tope: que determina el punto cero de la medida

3. Espiga: elemento mvil que determina la lectura del micrmetro.

4. Tuerca de fijacin: que permite bloquear el desplazamiento de la espiga.

5. Trinquete: que limita la fuerza ejercida al realizar la medicin.

6. Tambor mvil, solidario a la espiga, en la que est gravada la escala mvil de 50 divisiones.

7. Tambor fijo: solidaria al cuerpo, donde est grabada la escala fija de 0 a 25 mm.

Lectura del micrmetroTodos los tornillos micromtricos empleados en el sistema mtrico decimal tienen una longitud de 25mm, con un paso de rosca de 0,5mm, de modo que girando el tambor una vuelta completa el palpador avanza o retrocede 0,5mm.

El micrmetro tiene una escala longitudinal, lnea longitudinal que sirve de fiel, que en su parte superior presenta las divisiones de milmetros enteros y en la inferior las de los medios milmetros, cuando el tambor gira deja ver estas divisiones.

En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales, indicando la fraccin de vuelta que ha realizado, una divisin equivale a 0,01mm.

Para realizar una lectura, nos fijamos en la escala longitudinal, sabiendo as la medida con una apreciacin de 0,5mm, el exceso sobre esta medida se ve en la escala del tambor con una precisin de 0,01mm.

PROFUNDIMETRO:El profundmetro se asemeja a un micrmetro de exterior, pero sin horquilla y por lo tanto sin husillo fijo. El husillo mvil determina la lectura de una profundidad o agujero ciego. Su lectura se efecta de la misma forma que el micrmetro o plmer. En la figura siguiente se observan las partes del profundmetro.

CALIBRES DE HERRADURA:Una pieza, por ejemplo un rbol, no es utilizable sino cuando su medida real est comprendida entre la cota mnima y la mxima. Para comprobar estas medidas lmites se emplean los calibres de herradura. Estos calibres tienes dos sitios distintos en que comprobar las medidas y corresponden respectivamente a la medida mxima y la mnima. La pieza es buena cuando la parte destinada a comprobar la cota mxima puede pasar resbalando sobre la pieza; esta pieza es desperdicio (sea inaprovechable) cuando la parte del calibre destinada a la cota mnima pasa sobre la pieza. Se designan ambos lados del calibre como lado de pasa o lado bueno y lado de no pasa o lado malo.

El control de medidas de las piezas por medio de los calibres de herradura no constituye en realidad una medicin sino una comprobacin o verificacin, por que nicamente se determina as si la medida real esta comprendida entre las medidas limites sin dar con ello medida exacta alguna.

Verificacin con Calibre de Herradura o de Exteriores.La medicin con el pie de rey o con el palmer resulta engorros porque la medida ha de ser ajustada cada vez. Con instrumentos de comprobacin fijos se ahorra uno el ajuste a cada medida; entre los dos palmos de medicin no se puede comprobar sino una sola medida.

Designacin de los calibres de herradura.- La medida de ajuste grabada sobre el calibre tiene que coincidir con la que figura en el plano (por ejemplo, 10 h 6). Las diferencias se indican sobre los calibres en u (1u=0.001 mm). El lado malo o lado de no pasa se caracteriza por in pintado en rojo y por llevar achaflanadas las garras de medida.

Para dimetros hasta los 100 mm se emplean calibres de doble herradura. Las medidas mayores se comprueban con dos calibres. Existen tambin calibres en que los lados de pasa y de no pasa se hallan dispuestos uno tras otro en la misma herradura.

Manejo de los calibres de herradura.- Para emplearlos hay que limpiar previamente los planos de medida en el calibre y en la pieza. El calibre y la pieza a medir han de estar a la misma temperatura. No debe emplearse la fuerza para hacer comprobaciones.

Observaciones: No compruebe piezas que estn en movimiento!

RELOJ COMPARADOR

Se utiliza para la verificacin de piezas, que por sus propios medios no da lectura directa, pero es

til para comparar las diferencias que existen en

la cota de varias piezas que se quieran verificar.

La precisin de un reloj comparador puede ser de

centsimas de milmetros o incluso de milsimas

de milmetrossegn la escala a la que est graduadoPrecauciones al medir.Punto 1: Verifique que el calibrador no est daado.

Si el calibrador es manejado frecuentemente con rudeza, se inutilizar antes de completar su vida normal de servicio, para mantenerlo siempre til no deje de tomar las precauciones siguientes:

1) Antes de efectuar las mediciones, limpie de polvo y suciedad las superficies de medicin, cursor y regleta, particularmente remueva el polvo de las superficies deslizantes; ya que el polvo puede obstruir a menudo el deslizamiento del cursor.

2) Cercirese que las superficies de medicin de las quijadas y los picos estn libres de dobleces o despostilladuras.

3) Verifique que las superficies deslizantes de la regleta estn libres de dao.

Para obtener mediciones correctas, verifique la herramienta acomodndola como sigue:

1) Est seguro de que cuando el cursor est completamente cerrado, el cero de la escala de la regleta y del nonio estn alineados uno con otro, tambin verifique las superficies de medicin de las quijadas y los picos como sigue:

- Cuando no pasa luz entre las superficies de contacto de las quijadas, el contacto es correcto.

- El contacto de los picos es mejor cuando una banda uniforme de luz pasa a travs de las superficies de medicin.

2) Coloque el calibrador hacia arriba sobre una superficie plana, con el medidor de profundidad hacia abajo, empuje el medidor de profundidad, si las graduaciones cero en la regleta y la escala del nonio estn desalineados, el medidor de profundidad est anormal.

3) Verifique que el cursor se mueva suavemente pero no holgadamente a lo largo de la regleta.

Punto 2: Ajuste el calibrador correctamente sobre el objeto que est midiendo

Coloque el objeto sobre el banco y mdalo, sostenga el calibrador en ambas manos, ponga el dedo pulgar sobre el botn y empuje las quijadas del nonio contra el objeto a medir, aplique slo una fuerza suave.

Mtodo correcto de manejar los calibradores

Medicin de exteriores.Coloque el objeto tan profundo como sea posible entre las quijadas.

Si la medicin se hace al extremo de las quijadas, el cursor podra inclinarse resultando una medicin inexacta.

Sostenga el objeto a escuadra con las quijadas como se indica en (A) y (B), de otra forma, no se obtendr una medicin correcta.

Medicin de interiores.

En esta medicin es posible cometer errores a menos que se lleve a cabo ,uy cuidadosamente, introduzca los picos totalmente dentro del objeto que se va a medir, asegurando un contacto adecuado con las superficies de medicin y tome la lectura.

Al medir el dimetro interior de un objeto, tome el valor mximo (A-3) al medir el ancho de una ranura tome el valor mnimo (B-3).

Es una buena prctica medir en ambas direcciones a-a y b-b en A-3 para asegurar una correcta medicin.

Medicin de agujeros pequeos.

La medicin de pequeos dimetros interiores es limitada, estamos expuestos a confundir el valor aparente "d" con el valor real "D"

El mayor valor "B" en la figura o el menor valor "D" es el error.

Medicin de profundidad.

En la medicin de la profundidad, no permita que el extremo del instrumento se incline, no deje de mantenerlo nivelado.

La esquina del objeto es ms o menos redonda, por lo tanto, gire el resaque de la barra de profundidad hacia la esquina.

Ejemplos de mtodos de medicin, correctos e incorrectos.

Punto 3: Guarde adecuadamente el calibrador despus de usarlo.

Cuando se usa el calibrador, la superficie de la escala se toca a menudo con la mano, por lo tanto despus de usarlo, limpie la herramienta frotndola con un trapo, y aplique aceite a las superficies deslizantes de medicin antes de poner el instrumento en su estuche.

Tenga cuidado, no coloque ningn peso encima del calibrador, podra torcerse la regleta.

No golpee los extremos de las quijadas yu picos ni los utilice como martillo.

No golpee los extremos de las quijadas

No utilice el calibrador para medir algn objeto en movimiento.

No mida un objeto mientras est en movimiento.

Como leer el calibrador (sistema mtrico):

Ejemplo 1. (mtrico)

Paso 1.El punto cero de la escala del nonio est localizado entre 43 mm. y 44 mm. sobre la escala de la regleta. En este caso lea 43 mm primero 43 mm.

Paso 2.Sobre la escala del nonio, localice la graduacin en la lnea con la graduacin de la escala de la regleta. Esta graduacin es de "6" .6 mm

Paso final 43 + .6 = 43.6 mm

Ejemplo 2. (mtrico)

Ejemplo 3. (mtrico)

Ejemplo4. (mtrico)

Como leer el calibrador (sistema ingls)Ejemplo 1. (ingls)

Paso I.

El punto cero de la escala del nonio est localizado entre 2 4/16 pulg., y 2 5/16 pulg., sobre la escala de la regleta.

En este caso, lea 2 4/16 pulg., primero 2 4/16 pulg.

Paso II.

Sobre la escala del nonio, localice la graduacin la cual est en lnea con una graduacin sobre la escala de la regleta.

Esta graduacin es "6", este 6 sobre el nonio indica6/128 pulg.---------> 128/ pulg.

Paso Final.

Paso I + paso II

La lectura correcta es 2 19/64 pulg.

Paso I + Paso II

4 3/16 + 4/128 = 4 24/128 + 4/128 = 4 28/128= 4 7/32

La lectura correcta es 4 7/32 pulg.

Paso I

Leemos 2.400 pulg., primero

Paso II

La graduacin 18 sobre la escala del nonio est en lnea con una graduacin de la escala de la regleta, esta lectura es 18 pulg./1000 0.018 pulg.

Paso I + Paso II= 2.400 + 0.018= 2.418 pulg.

La lectura correcta es 2.418 pulg.

paso I + paso II = 4.450 + 0.016 = 4.466 pulg.

La lectura correcta es 4.466 pulg.