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METROLOGIA

DIMENSIONALIngeniero David Alonso Plazas Fernández

Bogotá D.C., 2015-11-18

¿Qué es Metrología?

Es la ciencia de las mediciones.

Comprende todos los aspectos,

tanto teóricos como prácticos, que

se refieren a las mediciones,

cualquiera que sean sus

incertidumbres, campos de la

ciencia y tecnología en que tengan

algún lugar.

INM David Alonso Plazas Fernández

RESEÑA HISTÓRICA

Las primeras medidas se realizaron con las partes de los miembros

superiores e inferiores del cuerpo. Para medir terrenos se utilizaba el

pie, para medidas más pequeñas se utilizaba la palma, la cuarta o palmo

y para longitudes menores se utilizaba el dedo lo que se llamó la

pulgada.

RESEÑA HISTÓRICA

En el año 1510 Leonardo Da Vinci creó el odómetro.

RESEÑA HISTÓRICA

A partir de la Revolución Francesa en 1789 se vio la necesidad de crear un sistema de

medida universal

La primera propuesta fue la longitud de un péndulo cuyo periodo de duración es 1

segundo, pero no fue viable debido a que la gravedad es variable en los diferentes

puntos de la tierra

DEFINICION DEL METRO

En el año 1791 la Academia de Ciencias de

París propuso el metro como la diezmillonésima

parte del cuadrante del meridiano terrestre.

Imagen tomada de: http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_M%C3%A9trico_Decimal

En 1889 en la primera

Conferencia General de

Pesas y Medidas se

materializó el metro en

una regla de platino iridio.

En 1960 en la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas se definió el

metro como 1’650.763,73 longitudes de onda de la radiación

correspondiente a la transición entre los niveles 2p10 y 5 d5 del átomo de

kriptón 86.

En 1983 en la 17ª Conferencia General de Pesas y Medidas se definió el

metro como la velocidad de la luz recorrida en un tiempo de 1/299’792,468

segundos.

1 metro

3,34 x 10-9 segundos

FECHA DEFINICIÓN DEL METRO EXACTITUD

1791 Diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre.

0,06 mm = 60 m

1889 Prototipo Internacional del metro 0,002 mm = 2 m

1960 Primer patrón de longitud en quantum 0,000.001 mm = 0,001 m= 1 nm

1983 Velocidad de la luz 0,000.000.1 mm = 0,000.1 m= 0,1 nm

Hoy Velocidad de la luz mejorando la exactitud del láser He - Ne

0,000.000.02 mm =0,000.02 m= 0,02 nm

Cabello humano = 0,08 mm = 80 m = 80,000 nm

DIVISIÓN DE LA METROLOGÍA

METROLOGÍA

CIENTÍFICA

METROLOGÍA

INDUSTRIAL

METROLOGÍA

METROLOGÍA CIENTÍFICA

Investiga métodos y procedimientos para medir y mejorar las mediciones,

entre sus actividades se encuentran:

- Mejoramiento del Sistema Internacional de Unidades.

- Realización, reproducción y diseminación de las unidades de medición y

patrones.

- Mejorar los métodos de medición, exactitud e incertidumbre.

- Mejorar los instrumentos de medición.

- Capacitación de personal.

Imagen prediseñada de Office.com

METROLOGÍA INDUSTRIAL

Es la metrología que se aplica a los procesos industriales, sus principales

actividades son las siguientes:

- Información sobre mediciones

- Calibraciones

- Trazabilidad

- Servicios de calibración

- Aseguramiento de la calidad.

METROLOGÍA LEGAL

Protege al consumidor y establece reglas para la relación industrial y

comercial. La Metrología Legal sirve para:

- Tener una uniformidad en las medidas

- Garantizar el intercambio justo de mercancías.

- Facilitar la trazabilidad a la industria y el comercio.

Los recursos necesarios son los siguientes:

- Un instituto Nacional de Metrología

- Leyes, reglamentos y directivas técnicas.

- La organización técnica oficial de la verificación (S.I.C.)

Imagen tomada de: http://www.sic.gov.co/metrologia-legal1

SISTEMA INTERNACIONAL DE

UNIDADES

Es un conjunto de unidades

confiables, uniformes y

adecuadamente definidas que

sirven para satisfacer las

necesidades de medición.

El Sistema Internacional (SI)

está basado unidades básicas y

unidades derivadas.

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

LONGITUD metro m

MASA kilogramo kg

TIEMPO segundo s

CORRIENTE ELÉCTRICA

amperio A

TEMPERATURA kelvin K

CANTIDAD DE SUSTANCIA

mol mol

INTENSIDAD LUMINOSA

candela cd

USO DE LOS SUBMULTIPLOS DEL

GENERAL

1 m 100 cm 1000 mm

0,1 m 10 cm 100 mm

0,01 m 1 cm 10 mm

0,001 m 0,1 cm 1 mm

USO INDUSTRIAL

1 mm 1000 m

0,1 mm 100 m

0,01 mm 10 m

0,001 mm 1 m

USO EN

LABORATORIOS

DE CALIBRACIÓN

1 m 1000 nm

0,1 m 100 nm

0,01 m 10 nm

0,001 m 1 nm

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA

METROLOGÍA DIMENSIONAL

LONGITUDES

ANGULOS

SUPERFICIES

FORMAS

LONGITUDES

INTERIORES EXTERIORES PROFUNDIDA

ANGULOS

SUPERFICIES

Imagen tomada de: http://www.sandvik.coromant.com/es-es/knowledge/materials/measuring_surfaces/pages/default.aspx

RUGOSIDAD

FORMAS

Imagen tomada de: http://spcgroup.com.mx/gdt/

CLASIFICACION DE LOS

INSTRUMENTOS Y APARATOS DE

METROLOGÍA DIMENSIONAL

ANGULARLINEAL

MEDIDA LINEAL

MEDIDA DIRECTA MEDIDA INDIRECTA

TRAZOS

CON TORNILLO

MICROMÉTRICO

CON DIMENSIÓN

FIJACOMPARATIVA

CORDENADAS

RELATIVA

MEDIDA DIRECTA

Con trazos

Medidor de

altura

Pie de rey

Regla graduada

Cinta métrica

enrollable

1. http://www.suministroslami.com/components/com_virtuemart/shop_image/product/Flex__metro_TAJI_4bfa6ae7a39e2.j

2. Catálogo Digital Mitutoyo página 182.

3. http://www.shinwa-measuring.com/stainlesssteelrules1.html

MEDIDA DIRECTA

Con tornillo micrométrico

Micrómetro

Cabeza

micrométrica

1 Imagen tomada de: http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3metro_(instrumento)

2 Imagen tomada de: http://www.micromex.com.mx/catalogo/medicion/medi013.htm

MEDIDA DIRECTA

Con dimensión fija

Bloques

patrón

Galgas

Pasa no pasa

1 Imagen tomada de: http://www.instrumentacion-metrologia.es/Bloques-Patron-Mitutoyo

2 Imagen tomada de: http://mecanizadobasico.blogspot.com/2012_10_07_archive.html

3 Imagen tomada de: http://procalmetsl.blogspot.com/2011/10/hablemos-de-calibres-fijos.html

4 Imagen tomada de: http://www.instrumentacion-metrologia.es/484000-27-Tampon-Liso-Pasa-No-Pasa-27-mm

MEDIDA INDIRECTA POR

COMPARACIÓN

COMPARADOR DE CARÁTULA

MEDIDA INDIRECTA POR

COORDENADAS

Máquina de

medición por

coordenadas

MEDIDA INDIRECTA

RELATIVA

[1] Imagen tomada de Http://catalogo.tecnoferramentas.com.br/produtos/mitutoyo/rugosimetro/17856102a-rugosimetro-portatil-digital-sj210

MEDIDA ANGULAR

MEDIDA DIRECTA MEDIDA INDIRECTA

TRAZOSCON DIMENSIÓN

FIJATRIGONOMETRIA

MEDIDA ANGULAR

Con trazos

Goniómetro

Escuadra de

combinación

1 Imagen tomada de: http://www.herramientas-madera.com/escuadra-combinada-de-4-piezas__p__9141/

2 Imagen tomada de:

MEDIDA ANGULAR

Con dimensión fija

Escuadra

Bloque

angularINM David Alonso Plazas Fernández INM David Alonso Plazas Fernández

MEDIDA ANGULAR

Trigonometría

Regla de

Máquina de

coordenadas

UNIFICACIÓN DE

CONCEPTOSVOCABULARIO BÁSICO EN

METROLOGÍA

VIM 2008 Y CEM

VALOR MEDIDO

Valor de una magnitud

que representa un

resultado de medida.

[2.10 VIM]

MEDICIÓN

Proceso que consiste en

obtener experimentalmente uno

o varios valores que pueden

atribuirse razonablemente a

una magnitud.

[2.1] VIM

EXACTITUD DE MEDIDA

Proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de

un mensurando

[2.13 VIM]

REPETIBILIDAD DE MEDIDA

Precisión de medida bajo un conjunto de condiciones de

repetibilidad.

[2.21 VIM]

EXACTITUD Y REPETIBILIDAD

NO REPETIBLE, NO EXACTO

SE DESCLASIFICA EL INSTRUMENTO

NO EXACTO Y REPETIBLE

EL INSTRUMENTO SE AJUSTA

EXACTITUD Y REPETIBILIDAD

EXACTO, PERO NO REPETIBLE REPETIBLE Y EXACTO

INSTRUMENTO A MANTENIMIENTO INSTRUMENTO OK.

MAGNITUD DE INFLUENCIA

Magnitud que, en una

medición directa, no

afecta a la magnitud que

realmente se está

midiendo, pero si afecta

a la relación entre la

indicación y el resultado

de medida.

[2.52 VIM]

REPRODUCIBILIDAD DE MEDIDA

Precisión de medida bajo un conjunto de

condiciones de reproducibilidad

[2.25 VIM]

INCERTIDUMBRE DE MEDIDA

Parámetro no negativo que

caracteriza la dispersión de

los valores atribuidos a un

mensurando, a partir de la

información que se utiliza.

[2.26 VIM]

ERROR DE MEDIDA

Diferencia entre un valor medido de una magnitud y un valor de

referencia

[2.16 VIM]

Medición = 5,103 mm

Valor verdadero (patrón) = 5,100 mm

E = 5,103 mm – 5,100 mm

E = 0,003 mm

CORRECCIÓN

Compensación de un efecto sistemático estimado

[2.53 VIM]

Valor Leído = 5,103 mm

Error = 0,003 mm

Corrección = -0,003 mm

V V = 5,103 mm + (-0,003) mm

V V = 5,100 mm

ESCALA DE UN INSTRUMENTO DE MEDIDA

CON DISPOSITIVO VISUALIZADOR

Parte de un instrumento visualizador, que consiste en un conjunto

ordenado de marcas, eventualmente acompañadas de números o

valores de la magnitud.

[3.5 VIM]

INTERVALO DE INDICACIONES

Conjunto de valores comprendido entre las dos indicaciones extremas

[4.3 VIM]

Intervalo

VALOR NOMINAL

Valor redondeado o aproximado de una magnitud característica de un

instrumento o sistema de medida, que sirve de guía para su

utilización apropiada.

[4.6 VIM]

AJUSTE DE CERO DE UN SISTEMA DE

MEDIDAAjuste de un sistema de medida para que éste proporcione una

indicación nula cuando la magnitud a medir tenga valor cero.

[3.12 VIM]

DIVISION DE ESCALA

Parte de una

escala entre dos

marcas sucesivas

de la escala.

RESOLUCIÓN

Mínima variación de la magnitud

medida que da lugar a una

variación perceptible de la

indicación correspondiente.

[4.14 VIM]

RESOLUCIÓN

PIE DE REY

0,1 mm

MICROMETRO

0,001 mm

PATRON DE MEDIDA

Realización de la definición de una magnitud dada, con un valor

determinado y una incertidumbre de medida asociada, tomada como

referencia.

[5.1 VIM]

Base geodésica PTB

PATRON

Bloques patrón

Banco para calibración de

comparadores

PATRON NACIONAL DE MEDIDA

Patrón reconocido por una autoridad nacional

para servir, en un estado o economía, como

base para la asignación de valores a otros

patrones de magnitudes de la misma naturaleza

[5.3 VIM]

VERIFICACIÓN

Aportación de evidencia objetiva de que un elemento dado

satisface los requisitos especificados.

[2.44 VIM]

Ejemplo:

Clasificar un instrumento según la norma o a los errores

permitidos del fabricante en base a los resultados

obtenidos en la calibración.

CALIBRACIÓN

Operación que bajo condiciones

especificadas establece, en una

primera etapa, una relación entre los

valores y sus incertidumbres de

medida asociadas obtenidas a partir

de los patrones de medida, y las

correspondientes indicaciones con

sus incertidumbres asociadas y, en

una segunda etapa, utiliza

esta información para establecer una

relación que permita obtener un

resultado de medida a partir de

una indicación.

[2.39 VIM]

TRAZABILIDAD METROLÓGICA

Propiedad de un resultado de medida por la cual el resultado puede

relacionarse con una referencia mediante una cadena ininterrumpida y

documentada de calibraciones, cada una de las cuales contribuye a la

incertidumbre de medida.

[2.41 VIM]

JERARQUIA DE LOS PATRONES

PATRON

INTERNACIONAL

PATRON

NACIONAL

PATRON

NACIONAL DE

COLOMBIA

PATRON DE

TRABAJO

INSTRUMENTOS

DE USO

GENERAL

TRAZABILIDAD PARA UNA CINTA

MÉTRICA

Base geodésica del

Instituto Nacional de

Metrología

TRAZABILIDAD PARA UNA CINTA

MÉTRICA

Base geodésica del

PTB de Alemania.

(Physikalisch-

Technische

Bundesanstalt) trazada

a través de método

interferométrico.

TRAZABILIDAD PARA UNA REGLA

Máquina de medición

por coordenadas del

Instituto Nacional de

Metrología

Patrón de pasos KOBA

620 mm

Máquina de tres

coordenadas del

CENAM (Centro

Nacional de Metrología

de México)

Laboratorio de láseres

estabilizados del

CENAM (Centro

de México)

TRAZABILIDAD PARA UN PIE DE REY

Bloque patrón de acero

Comparador TESA UPD del Instituto

Comparador por interferometría del CENAM

(Centro Nacional de Metrología de México)

Interferómetro láser del CENAM (Centro

Nacional de Metrología de México)

TRAZABILIDAD PARA UN MICRÓMETRO

Igual que para el pie de rey

TRAZABILIDAD PARA UNA ESCALA

Sistema óptico de medición

Escalas de vidrio

de alta precisión

Microscopio de

medición para

escalas de alta

precisión

Laboratorio de láseres

estabilizados del

CENAM (Centro

de México)

PIE DE REY

PIE DE REY TIPO ASuperficies para

mediciones internas

Mandíbula fija

Superficies para

mediciones exteriores

Mandíbula móvil

Nonio o

Vernier

Cursor

Tornillo de

fijación

Cuerpo principal

Escala principalBarra de

profundidad

PIE DE REY TIPO A

Medidas exteriores

PIE DE REY TIPO A

Medida de profundidad

PIE DE REY TIPO A

Medidas interiores

RESOLUCIÓN PIE DE REY

A = División de escala

B = # de divisiones del nonio.

Res = A/ B

Res = 1 mm /10

Res = 0,1 mm

Res = A / B

Res = 1 / 20

Res = 0,05 mm

Res = A / B

Res = 1 / 20

Res = 0,05 mmINM David Alonso Plazas Fernández

Res = A / B

Res = 1 / 50

Res = 0,02 mm

EJERCICIOS DE LECTURA

11,4 mmRes = 0,1 mm

0,3 mmRes = 0,1 mm

1,45 mmRes = 0,05 mm

30,35 mmRes = 0,05 mm

15,40 mmRes = 0,02 mm

MICRÓMETRO

DEFINICIÓN Instrumento de medición con la denominación del submúltiplo

del metro de m.

PARTES

SUPERFICIES DE MEDICIÓN

YUNQUE DE

MEDICIÓN

HUSILLO DE

MEDICIÓN

AISLAMIENTO

TAMBOR

TRINQUETE

PARTES

LINEA DE

REFERENCIA

CILINDRO

ESCALA FIJASEGURO DEL

HUSILLO

CASQUILLO

GRADUADO

TAMBOR

ESCALA MÓVIL

17,795 mm

3,107 mmINM David Alonso Plazas Fernández

6,915 mm

Título o subtítulo

Gracias

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