UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL VALLE DE TOLUCA

ALUMNO:

MATERIA: METROLOGÍA

PROFESOR: ISRAEL CARMONA

UNIDAD 3

“INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN”

SEMESTRE MAYO – AGOSTO

RESULTADOS DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE.

En este curso se considera la importancia de las mediciones dimensionales, es decir, que en todo el mundo tiene que medir alguna magnitud para así poder tener la certeza de lo que se uno puede ver.

Por otro lado se iniciará con algunas definiciones, pero lo más interesante es el de conocer los instrumentos de medición usados en un laboratorio de metrología y se medirán varias piezas con el vernier, micrómetro, pie de rey y calibrador de alturas.

Para poder sustentar ésta unidad de aprendizaje principalmente es la presencia del alumno, ya que la práctica de los ejercicios es la clave.

Maneja instrumentos de medición dimensionales, en la verificación de especificaciones de piezas mecánicas.

JUSTIFICACIÓN.

Para emprender la medición industrial observamos que a través de la vivencia cotidiana contamos con algunos utensilios, adornos, alhajas .monedas, etc. y en algún momento se invita a pensar cómo se controlan las medidas en el momento de su fabricación para que todo sea estándar.

Esto nos lleva a considerar tres puntos acerca de las mediciones.

Primero: nuestros sentidos son la principal herramienta con que contamos, pero están limitados a la simple percepción sensorial (frio o caliente, grande o pequeño, pesado o ligero, etc.), por tanto necesitarnos de los instrumentos para ampliar y cuantificar esas percepciones.

Segundo: una ventaja de cuantificar esas observaciones es que otras personas pueden observar los mismos resultados, evitando así los argumentos basados sólo en opiniones. Tercero: las medidas dependen de una unidad estándar que, sirve como referencia.

Los estándares utilizados en la ciencia son los del Sistema Métrico sistema (de pesas y medidas que se ha utilizado en casi todo el mundo y el sistema Internacional de Unidades (SI) en el cual ciertas unidades métricas básicas y derivadas deben ser preferidas en el ámbito científico. En cada una de sus actividades el hombre utiliza frecuentemente materiales, aparatos e instrumentos adecuados que facilitan su labor y permiten mejorar la calidad de su trabajo.

Un médico por ejemplo, conoce el manejo instrumental indispensable para el estudio y tratamiento de sus pacientes. Cuando: se trabaja en un laboratorio de. Química, es común el empleo de materiales de vidrio, aparatos, e instrumentos, cada una de los cuales tiene un nombre que lo identifica y un uso determinado.

MARCO TEÓRICO.

Vernier.

El calibre, también denominado calibrador, cartabón de corredera, pie de rey, pie de metro, forcípula (para medir árboles) o Vernier, es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgada.

Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado, delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la colisa de profundidad). Deben evitarse especialmente las limaduras, que pueden alojarse entre sus piezas y provocar daños.

El primer instrumento de características similares fue encontrado en un fragmento en la isla de Giglio, cerca de la costa italiana, datado en el siglo VI a. C. Aunque considerado raro, fue usado por griegos y romanos. Durante la Dinastía Han (202 a. C. - 220 d. C.), también se utilizó un instrumento similar en China, hecho de bronce, hallado con una inscripción del día, mes y año en que se realizó.

Se atribuye al cosmógrafo y matemático portugués Pedro Nunes (1492-1577) —que inventó el nonio o nonius— el origen del pie de rey. También se ha llamado pie de rey al vernier, porque hay quien atribuye su invento al geómetra Pierre Vernier (1580-1637), aunque lo que verdaderamente inventó fue la regla de cálculo Vernier, que ha sido confundida con el nonio inventado por Pedro Núñez. En castellano se utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala.

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 milímetro 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 milimétrica 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 centímetros y milímetros.5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.8. Botón de deslizamiento y freno.

Micrómetro

El micrómetro, que también es denominado tornillo de Palmer, calibre Palmer o simplemente palmer, es un instrumento de medicióncuyo nombre deriva etimológicamente de las palabras griegas μικρο (micros, pequeño) y μετρoν (metron, medición); su funcionamiento se basa en un tornillo micrométrico que sirve para valorar el tamaño de un objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o de milésimas de milímetro, 0,01 mm ó 0,001 mm (micra) respectivamente.

Para proceder con la medición posee dos extremos que son aproximados mutuamente merced a un tornillo de rosca fina que dispone en su contorno de una escala grabada, la cual puede incorporar un nonio. La longitud máxima mensurable con el micrómetro de exteriores es de 25 mm normalmente, si bien también los hay de 0 a 30, siendo por tanto preciso disponer de un aparato para cada rango de tamaños a medir: 0-25 mm, 25-50 mm, 50-75 mm...

Además, suele tener un sistema para limitar la torsión máxima del tornillo, necesario pues al ser muy fina la rosca no resulta fácil detectar un exceso de fuerza que pudiera ser causante de una disminución en la precisión.

El micrómetro usa el principio de un tornillo para transformar pequeñas distancias que son demasiado pequeñas para ser medidas directamente, en grandes rotaciones que son lo suficientemente grandes como para leerlas en una escala. La precisión de un micrómetro se deriva de la exactitud del tornillo roscado que está en su interior. Los principios básicos de funcionamiento de un micrómetro son los siguientes:

La cantidad de rotación de un tornillo de precisión puede ser directa y precisamente relacionada con una cierta cantidad de movimiento axial (y viceversa), a través de la constante conocida como el paso del tornillo. El paso es la distancia que avanza axialmente el tornillo con una vuelta completa de (360 °).

Con un tornillo de paso adecuado y de diámetro mayor, una determinada cantidad de movimiento axial será transformada en el movimiento circular resultante.

Por ejemplo, si el paso del tornillo es de 1 mm y su diámetro exterior es de 10 mm, entonces la circunferencia del tornillo es de 10π o 31,4 mm aproximadamente. Por lo tanto, un movimiento axial de 1 mm se amplia con un movimiento circular de 31,4 mm. Esta ampliación permite detectar una pequeña diferencia en el tamaño de dos objetos de medidas similares según la posición del tambor graduado del micrómetro.

En los antiguos micrómetros la posición del tambor graduado se lee directamente a partir de las marcas de escala en el tambor y el eje. Generalmente se incluye un nonio, lo que permite que la medida a ser leída con una fracción de la marca de la escala más pequeña. En los recientes micrómetros digitales, la medida se muestra en formato digital en la pantalla LCD del instrumento. También existen versiones mecánicas con dígitos en una escala graduada, en el estilo de los odómetros de los vehículos en los cuales los números van "rodando".

Calibrador de alturas.

El medidor de altura es un dispositivo para medir la altura de piezas o las diferencias de altura entre planos a diferentes niveles.

El calibrador de altura también se utiliza como herramienta de trazo, para lo cual se incluye un buril. El medidor de altura, creado por medio de la combinación de una escala principal con un vernier para realizar mediciones rápidas y exactas, cuenta con un solo palpador y la superficie sobre la cual descansa, actúa como plano de referencia para realizar las mediciones.

El calibrador de altura tiene una exactitud de 0.001 de pulgada, o su equivalente en cm. Se leen de la misma manera que los calibradores de vernier y están equipados con escalas vernier de 25 o 50 divisiones y con una punta de buril que puede hacer marcas sobre metal.

Los medidores de alturas han sido ampliamente utilizados en la industria durante muchos años, el original con escala vernier (como se muestra en la figura) puede encontrarse en la actualidad con diversas variantes, ya sea utilizando una carátula en vez de la escala vernier, modelo generalmente limitado en la altura máxima, el medidor de alturas con caratula y contador, y el medidor de alturas digital electrónico.

Precauciones cuando use el medidor de altura.

Seleccione el medidor de altura que mejor se ajuste a su aplicación.

Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación u otras especificaciones. Son apropiadas para la aplicación deseada. No aplique fuerza excesiva al medidor de altura. Tenga cuidado de no dañar la punta para trazar. Elimine cualquier suciedad o polvo antes de usar su medidor. Verifique el movimiento del cursor. No debe sentirse suelto o tener juego.

Corrija cualquier problema que encuentre, ajustando el tornillo de presión y el de fijación.

Lainometro.

Se llama galga o calibre fijo o "filler" a los elementos que se utilizan en el mecanizado de piezas para la verificación de las cotas contolerancias estrechas cuando se trata de la verificación de piezas en serie.

La galga también es una unidad de medida, ésta es utilizada para indicar el grosor (espesor) de materiales muy delgados o extremadamente finos; la galga se define como el grosor de un objeto expresado en micras multiplicado por 4. Así, por ejemplo, una lámina de polietileno que tenga 25 micras (0,025 mm) de grosor será de 100 galgas; por tanto, la galga equivale a un cuarto de millonésima de metro (2,5 × 10-7 m).1En el mundo anglosajón las medidas en los calibres fijos también se pueden encontrar indicadas en milésimas de pulgada.

Las galgas que son calibres fijos no siempre indican su medición y pueden ser meras réplicas de la pieza modelo, lo cual las abarata, así algunas sirven sólo para establecer un patrón, con el que se compara la pieza para establecer su validez; están formadas por un mango de sujeción y dos elementos de medida, donde una medida corresponde al valor máximo de la cota a medir, y se llama «NO PASA» (en inglés«NOT GO»), y la otra medida corresponde al valor mínimo de la cota a medir, y se llama «PASA» («GO»).

Las galgas son de acero, templado y rectificado, o de carburos, con una gran precisión de ejecución, también se hacen galgas cerámicas dezirconia. 2 Las dimensiones, dureza y título de las galgas están estandarizados en la norma DIN 2275.

El método consiste en introducir una laina dentro de una abertura, si entra con facilidad se prueba la siguiente disponible, si no entra se vuelve a utilizar al anterior

Los juegos de lainas se mantienen juntos mediante un tornillo que atraviesa un agujero que tienen en un extremo. Debe tenerse cuidado de no forzar las lainas ni introducirlas en ranuras que tengan rebabas o superficies ásperas porque esto las dañaría.

INSTRUMENTOS Y MATERIALES.

Instrumentos: Micrómetro Calibrador vernier o pie de rey Medidor de altura Lainometro

Materiales: Bata de laboratorio Tornillos (De distintas medidas) Tuercas (De distintas medidas) Diversas piezas de distintas formas y tamaños.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Para empezar a realizar las mediciones se necesita el previo conocimiento de los instrumentos de medición que son el vernier, micrómetro, calibrador de altura y el calibrador de lainas.

Medición con el vernier

Primero tomamos el vernier con una mano y con la otra la pieza que vamos a medir de la sig. Forma como se expresa en la sig. Imagen

Después aseguramos la medida poniéndole el tornillo que tiene el vernier arriba ya con eso es más seguro tomar la medida después se retira el vernier y se lee la medida que tiene dicho objeto. Para lograr obtener cualquier medida ya sea tomando exteriores, interiores o profundidad es muy importante tener mucho cuidado al utilizar el vernier y también es muy importante saber colocar el vernier en el objeto que se desea medir porque si se coloca mal la medida será errónea.

Medición con el micrómetro

Este instrumento sirve para realizar mediciones más pequeñas y de materiales delgados, primero tomamos el micrómetro de la sig. Manera

Una vez hecho esto correctamente se empieza a leer el resultado de la medida solo será correcto si se utiliza el micrómetro de esa manera porque si se coloca de forma errónea será una medida errónea

Medición con el calibrador de alturas

Para medir con este instrumento se necesita una base plana de preferencia de mármol para que su medición sea muy precisa si se mide en una superficie con abolladuras las medidas no serán correctas para empezar a medir se necesita limpiar bien la superficie del mármol o la superficie plana después se coloca la pieza y se coloca la punta del calibrador sobre la pieza que se desea medir y después se retira la pieza y se podrá visualizar la altura que tiene esa pieza.

Medición con el Lainometro

Este instrumento es fácil de utilizar primero se ubica la pieza que se desea medir después dependiendo de la medida que se busque o que se quiera encontrar podrás poner una laina de la medida que se requiera esta herramienta se utiliza generalmente en espacios pequeños de un objeto o para medir el espacio que se deje entre dicho objeto.

RESULTADOS

Los números que se obtienen midiendo siempre son inexactos. Siempre hay limitaciones inherentes en el equipo empleado para medir cantidades (errores de equipo), y hay diferencias en la forma en que diferentes personas realizan la misma medición (errores humanos). Supongamos que se da a diez estudiantes, diez balanzas distintas para que pesen una misma moneda. Las diez mediciones tendrán pequeñas variaciones.

CONCLUSIONES.

Primero que nada debemos de entender que tenemos que tener la mente muy abierta, ya que la industria moderna va evolucionando rápidamente y junto con ella todas las normas, reglas, herramientas y el material que se necesita para poder llevar a cabo las tares requeridas dentro de sus respectivos ámbitos laborales.

También nos dimos cuenta que estas herramientas no son hechas solo porque si, si no que al respetar las normas estas cooperando para lograr una estandarización y así no tener problemas a la hora de comprar un producto en cierto lugar, y después comprar las refacciones en otro lugar.

Nosotros como ingenieros debemos de comprender que siempre, en cualquiera que sea nuestro trabajo, vamos a estar trabajando bajo ciertas normas, y lo mejor es empezar a familiarizarnos con algunas de ellas, por lo menos las más básicas y elementales.

Con el laboratorio sobre elementos de medición aprendimos las diferentes herramientas de medición las cuales facilitaban adquirir mayor exactitud y precisión, logrando mayor conocimiento sobre el espesor, medidas en cm, m, mm, y diámetro, las cuales se pueden desarrollar con distintas herramientas de trabajo como.

BIBLIOGRAFÍA.

Bentley John. “Sistemas de Medición” 2da edición, CECSA (2001)

Colín Castellanos Carlos. “Incertidumbre en la Calibración de Indicadores de

Cuadrante,” Centro Nacional de Metrología. (2002).

Creus Antonio. “Instrumentación Industrial”, 6ta edición, Alfaomega (2000)

Doebelin Ernest O. “Measurement systems: Application and design,” 5ta edición, Mc Graw Hill. (2001).

Douglas C. Montgomery. “Introduction to Statistical Quality control,” 4ta edición, Wiley.