apuntes de metrologia dimensional
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apuntes de metrologia dimensional
Estas prácticas de Laboratorio Junto con el cd. anexo permiten homogeneizar el trabajo que se realiza en aula en la materia de METROLOGÍA DIMENSIONAL Que cursan los alumnos de tercer semestre en la especialidad de Técnico en Mantenimiento Industrial. Bajo la tónica del proyecto de basado en competencia implicado en el proyecto aula. Elaboramos este material con la idea de que sea un apoyo para los alumnos y profesores que imparten la materia Cada práctica va cumpliendo un objetivo hacerte competente en el manejo y lectura de cada instrumento Que son los que actualmente se ocupan a nivel industrial. Metrología 1 Tena - 2014 INDICE UNIDAD APUNTES PAGINA UNIDAD REGLAMENTO DEL LABORATORIO DE METROLOGIA PRACTICA PAGINA 1-A APUNTES DE INTRODUCCION 53 1 APUNTES DE INTRODUCCION 4 2-B FUNDAMENTOS E IMPORTANCIA DE LA METROLOGIA 57 2 FUNDAMENTOS E IMPORTANCIA DE LA METROLOGIA 8 3-C UNIDADES DE LONGITUD 59 3 UNIDADES DE LONGITUD 11 4-D CONVERSIONES 61 4 CONVERSIONES 13 5-E POTENCIAS DE 10 65 5 POTENCIAS DE 10 16 6-F TRATADO DEL METRO 66 6 TRATADO DEL METRO 18 7-G COMPASES 67 7 COMPASES 20 8-H ESCUADRA UNIVERSAL 71 8 ESCUADRA UNIVERSAL 22 9-I MEDICION ANGULAR 73 9 MEDICION ANGULAR 24 10-J GONIOMETRO 75 10 GONIOMETRO 27 11 CALIBRADOR 29 12 CALIBRADORES 31 CALIBRADOR CALIBRADORES PIE DE REY CON VERNIER 11-K CALIBRADORES PIE DE REY CON VERNIER 78 12-L CALIBRADORES PIE DE REY CON CARÁTULA 83 13-M CALIBRADORES PIE DE REY ELECTRODIGITAL 86 CALIBRADORES PIE DE REY CON CARÁTULA MICROMETROS 13 CALIBRADORES PIE DE REY ELECTRODIGITAL 32 14 MICROMETROS 33 14-N 87 MICRÓMETRO ELECTRODIGITAL 92 MICRÓMETRO DE EXTERIORES MICRÓMETRO DE INTERIORES 95 MICRÓMETRO ELECTRODIGITAL MICRÓMETRO DE PROFUNDIDAD 97 MICRÓMETRO DE INTERIORES MICRÓMETRO DE PROFUNDIDAD MICRÓMETROS ESPECIALES 15 COMPARADORES ÓPTICOS 36 16 PROBADORES DE RUGOSIDAD 39 17 MEDICIÓN ANGULAR AJUSTES Y TOLERANCIAS 41 18 ANEXOS 47 Metrología MICRÓMETRO DE EXTERIORES 2 MICRÓMETROS ESPECIALES 99 15-Ñ COMPARADORES ÓPTICOS 100 16-O PROBADORES DE RUGOSIDAD 103 17-P AJUSTES Y TOLERANCIAS 106 Tena - 2014 REGLAMENTO DEL LABORATORIO Las siguientes recomendaciones permitirán el buen desarrollo de las prácticas en el laboratorio, así como el buen uso del equipo: 1. Las Prácticas no se repiten ¡Sé Puntual! 2. Iniciada la práctica no se permite la entrada de alumnos 3. Uso obligatorio de bata blanca 4. Lavarse las manos antes de entrar al laboratorio 5. Utilizar guantes de algodón al manipular los instrumentos 6. Uso de una franela de para limpieza de la mesa de trabajo 7. Limpiar el área de trabajo antes de iniciar la práctica 8. No introducir alimentos ni bebidas al laboratorio 9. No tirar basura 10. No jugar, ni distraer a los compañeros 11. Entregar puntualmente sus reportes de las prácticas 12. Instrumento que ser dañe será responsable el equipo por mesa del laboratorio Metrología 3 Tena - 2014 APUNTES DE INTRODUCCION INTRODUCCION A LA METROLOGIA Metrología: ciencia de las mediciones Medir: comparar con algo que se toma como base de comparación (unidad) Metrología deriva de su etimología: del griego metros = medida y logos = tratado. El ser humano se encuentra ante la ocasión de medir cuando se enfrenta a nociones tales como cerca-lejos, rápido-lento, liviano-pesado, claro-oscuro, duro-suave, frío-caliente, silencio-ruido... Originalmente, estas percepciones fueron de carácter individual. Sin embargo, con el correr del tiempo y al hacer vida en común, surgió la comparación entre las percepciones individuales. Con el transcurrir de los años se han desarrollado bases de comparación generalmente aceptadas: las medidas y sus unidades. A nivel de gobierno, este modelo permite entender la necesidad de una infraestructura que sirva de apoyo para la elaboración de políticas y regulaciones para la elaboración y fabricación de productos y la prestación de servicios, tanto de origen nacional como de procedencia extranjera. Además, el gobierno debe tomar conciencia de que la capacidad de medir indica el nivel de desarrollo tecnológico del país en determinados campos, ya sea para la fabricación de productos o para la prestación de servicios en diversas áreas (manufactura, salud, educación...), lo cual incide directamente en la competitividad de las empresas. A nivel internacional compiten las empresas, no los gobiernos. Uno de los pilares de la competitividad es la calidad. Así, es conveniente insistir en que la metrología es una condición necesaria (aunque no suficiente) para lograr la calidad. Metrología 4 Tena - 2014 Instrucciones.- LEE ESTE ARTÍCULO ANTES DE REALIZAR CUALQUIER PRÁCTICA POSTERIOR. MÁRMOLES DE CONTROL Estos mármoles, son instrumentos de medición de alta precisión, los cuales nos ayudan a realizar correctamente las mediciones. Es un elemento que nos ayuda a medir, puesto que no mide directamente, en él debemos realizar todo tipo de mediciones, al colocar sobre él, cualquier clase de instrumentos, y realizar medidas con estos, con la certeza de que las mediciones no resultaran erróneas debido a la superficie de trabajo, o a las inclinaciones o deformaciones de la superficie de trabajo. Este instrumento es un bloque de mármol, con sus lados perfectamente paralelos, que tiene una de sus superficies perfectamente rectificada, plana, sin ninguna clase de Deformaciones, ni tampoco inclinaciones que son imperceptibles a simple vista. Tiene como características su gran precisión en el rectificado de la cara de trabajo, es de gran peso, puesto que se tiene que fijar bastante bien y no moverse con cualquier movimiento realizado sobre él, el mármol de medición, se construyo de este material, debido a su resistencia, a su dureza, durabilidad y su oposición al paso del tiempo, además de que no se expande ni se contrae, debido a la temperatura a no ser un buen conductor de calor. Metrología 5 Tena - 2014 Este instrumento a pesar de que soporta el trabajo más rudo dentro de la metrología, se le debe de tener ciertos cuidados, y atenciones para evitar su desgaste a su deformación, o a su descalibración debido a diferentes agentes externos como lo son, agentes sólidos o líquidos. Se debe de tener cubierto, puesto que el polvo afectaría la precisión del mármol cuando se realiza una medida. Antes de cada práctica se le debe de limpiar y también al termino de la misma. Se debe tener cuidado de no golpear, puesto que no deja de ser un material de roca, por lo que puede despostillase o sufrir alguna ruptura. Soporte para Mármol: Un soporte adecuado debe ser resistente y rígido con tornillos de nivelación y ubicarlo en el lugar que facilite la medición así como colocarlo a la altura adecuada del metrologo. (Nota: los mármoles del laboratorio están colocados sobre mesas no adecuadas solo por cuestiones prácticas) Soporte para mármol NIVELES DE PRESICIÒN Un nivel es un instrumento de medición utilizado para determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento. Existen distintos tipos y son utilizados por agrimensores, carpinteros, albañiles, herreros, etc. Metrología 6 Tena - 2014 Los niveles de precisión (denominados así para diferenciarlos claramente de los niveles de burbuja), son instrumentos para la medida directa de ángulos con elevada precisión, Niveles de burbuja: su índice de lectura o posicionamiento es una burbuja de vapor, móvil dentro de un tubo transparente curvado y parcialmente lleno de un líquido apropiado. Un nivel es un instrumento muy útil para la construcción en general e incluso para colocar un cuadro ya que la perspectiva humana genera errores. Niveles electrónicos: Los niveles electrónicos suelen disponer de dos elementos sensores ligados a una misma escala de medida para trabajar con la diferencia entre sus indicaciones, eliminando así los errores procedentes de vibraciones o alteraciones de otro tipo. En cuanto a su exactitud y precisión es necesario calibrar nivel de precisión para trabajar conforme a un sistema de calidad. Es recomendable que la calibración de nivel de precisión sea realizada por laboratorios de calibración acreditados. Metrología 7 Tena - 2014 “Fundamentos e Importancia de la Metrología” RAP 1 Manipula patrones de referencia. RAP 2: Manipula instrumentos de medición sin escala propia. OBJETIVO: Definir el concepto de metrología e indicar la importancia de su aplicación en los procesos industriales. Metrología 8 Tena - 2014 “SIGLAS METROLOGICAS” La Conferencia General de Pesas y Medidas (también llamada Conferencia General de Pesos y Medidas)(CGPM) es el órgano de decisión de la Convención del Metro. Tiene a su cargo el tomar decisiones en materia de metrología y en particular, en lo que concierne al Sistema Internacional de Unidades. Al igual la Convención del Metro, fue creada en 1875. Se integra por los delegados de los Estados miembros de la Convención del Metro y los Estados asociados, y se reúne cada cuatro años. La primera a a conferencia tuvo lugar en 1889, y las dos últimas en 2003 (22 ) y 2007 (23 ). Las reuniones se llevan a cabo en las instalaciones de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas ubicadas en la ciudad de Sèvres, en el área suburbana de París. Para realizar la conferencia los delegados se basan en los informes del Comité Internacional de Pesas y Medidas En 1960, en la undécima CPGM, el sistema fue llamado oficialmente Sistema Internacional de Unidades. Metrología 9 Tena - 2014 ¿Qué son las Normas Oficiales Mexicanas (NOM)? Las NOM son las regulaciones técnicas que contienen la información, requisitos, especificaciones, procedimientos y metodología que permiten a las distintas dependencias gubernamentales establecer parámetros evaluables para evitar riesgos a la población, a los animales y al medio ambiente d la Dirección General de Normas, es el órgano de la Secretaría de Economía encargado de vigilar el cumplimiento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Sus facultades las encuentras en el artículo 19 del Reglamento Interior de la Secretaría de Economía (disponible en http://www.economia.gob.mx Derivado de lo anterior, la utilidad de la DGN está relacionada con la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y esta entonces encaminada a vigilar que se cumplan los procedimientos y los fines que establece la mencionada Ley para crear Normas Oficiales Mexicanas (obligatorias) y Normas Mexicanas (no obligatorias). Con ello, lo que se busca es que las disposiciones técnicas que emita la Administración Pública Federal tengan como fin exclusivo salvaguardar la salud y la seguridad de las personas, animales y vegetales, que los equipos y los procedimientos cumplan con las condiciones establecidas para ello (por ejemplo, a fin de que un televisor que compres no se descomponga al segundo uso). Anotar el Significado de las siguientes siglas, que tienen que ver con la metrología. Metrología 10 Tena - 2014 “Unidades de longitud” OBJETIVO: El alumno deberá de conocer y aplicar las diferentes unidades de medición, tanto nacionales como internacionales que existen en la industria. Metrología 11 Tena - 2014 SISTEMA INGLES - SISTEMA INTERNACIONAL El sistema anglosajón de unidades es el conjunto de las unidades no métricas que se utilizan actualmente en muchos territorios de habla inglesa, como Estados Unidos de América, además de otros territorios y países con influencia anglosajona en América, como Bahamas, Barbados, Jamaica, Puerto Rico o Panamá. Pero existen discrepancias entre los sistemas de Estados Unidos y el Reino Unido (donde se llama el sistema imperial), e incluso sobre la [cita requerida] diferencia de valores entre otros tiempos y ahora. Sus unidades de medida son guardadas en Londres, Inglaterra. Este sistema se deriva de la evolución de las unidades locales a través de los siglos, y de los intentos de estandarización en Inglaterra. Las unidades mismas tienen sus orígenes en la antigua Roma. Hoy en día, estas unidades están siendo lentamente reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades, aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el alto costo de migración ha impedido en gran medida el cambio. El sistema para medir longitudes en los Estados Unidos se basa en la pulgada, el pie, la yarda y la milla. Cada una de estas unidades tiene dos definiciones ligeramente distintas, lo que ocasiona que existan dos diferentes sistemas de medición. Una pulgada de medida internacional mide exactamente 25,4 mm (por definición), La medida internacional utiliza la misma definición de las unidades que se emplean en el Reino Unido y otros países. Metrología 12 Tena - 2014 “Conversiones” OBJETIVO: El alumno deberá de saber transferir medidas métricas a inglesas y viceversa. Metrología 13 Tena - 2014 Conversiones 1 mil = 25,4 µm (micrómetros) 1 pulgada (in) = 1.000 miles = 2,54 cm 1 pie (ft) = 12 in = 30,48 cm 1 yarda (yd) = 3 ft = 36 in = 91,44 cm 1 rod (rd) = 5,5 yd = 16,5 ft = 198 in = 5,0292 m 1 cadena (ch) = 4 rd = 22 yd = 66 ft = 792 in = 20,1168 m 1 furlong (fur) = 10 ch = 40 rd = 220 yd = 660 ft = 7.920 in = 201,168 m 1 milla (mi) = 8 fur = 80 ch = 320 rd = 1.760 yd = 5.280 ft = 63.360 in = 1.609,344 m = 1,609347 km (agricultura) 1 legua = 3 mi = 24 fur = 240 ch = 960 rd = 5.280 yd = 15.840 ft = 190.080 in = 4.828,032 m = 4,828032 km 1 yarda = 0,914 4 metros 1 libra = 0,453 592 37 kilogramos. El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI, del francés: Le Système International d'Unités), también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en casi todos los países. Es el status actual del sistema métrico decimal. Al SI se le conoce también como «sistema métrico», especialmente en las naciones donde aún no se ha implantado para uso cotidiano. Se instauró en 1960, a partir de la Conferencia General de Pesos y Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica: el mol. Una de las características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales. Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo», un cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. I Metrología Magnitud Unidad Símbolo 14 Definición Tena - 2014 “UNIDADES longitud metro m Distancia que recorre en el vacío la luz en 1/299 792 458 de segundo BASICAS” masa kilogramo kg Masa del prototipo internacional tiempo segundo s Duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133 corriente eléctrica ampere A Intensidad de una corriente constante que produciría una fuerza de 2 x 10-7 newtons por metro de longitud entre dos alambres rectilíneos paralelos de longitud infinita y sección circular despreciable puestos a una distancia de un metro uno del otro en el vacío (¡uf!) temperatura kelvin K Fracción 1/273.16 de la temperatura del punto triple del agua 1. Cantidad de materia de un sistema compuesto de tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 kilogramos de carbono 12 cantidad de materia intensidad luminosa Metrología mol candela mol cd 2. Cuando se emplea el mol hay que especificar las entidades elementales: átomos, moléculas, iones, electrones, otras partículas o grupos específicos de tales partículas Intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hertz y cuya intensidad energética en esa dirección es igual a 1/683 de watt por esterradián 15 Tena - 2014 “POTENCIAS DE 10” OBJETIVO: El alumno deberá de ser capaz de memorizar algunas potencias. Arquímedes: Padre de la notación científica Metrología 16 Tena - 2014 “POTENCIAS DE 10” Metrología 17 Tena - 2014 “TRATADO DEL METRO” OBJETIVO: El alumno tendrá conocimiento de la historia del metro. Jean-Baptiste Joseph Delambre Metrología 18 Tena - 2014 “Tratado del Metro” El Tratado del Metro, firmado en 1875 y al cual adquirió México en 1890, estableció las bases sobre las cuales los países participantes promueven el desarrollo del Sistema Internacional de Unidades. Los delegados de los cincuenta y un signatarios actuales acuden a París una vez cada cuatro años a la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) para decidir sobre las propuestas del Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) y de sus Comités Consultivos. El brazo ejecutivo de las organizaciones del Tratado del Metro es la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM), situada en Sèvres, cerca de París, que mantiene el prototipo del Metro y kilogramo y otros patrones primarios, además de realizar actividades científicas dentro de los objetivos que le establece la CGPM. Metrología 19 Tena - 2014 “COMPASES” OBJETIVO: El alumno tendrá la facultad de poder medir con los diferentes compás. Metrología 20 Tena - 2014 “COMPASES” Un compás es un instrumento de dibujo técnico que se puede utilizar para realizar círculos o arcos. También se puede utilizar como una herramienta para medir distancias, en particular en los mapas. Los compases se pueden utilizar en matemáticas, para dibujo, navegación y otros fines. Los compases se fabrican generalmente de metal, y constan de dos partes unidas por una bisagra que se puede ajustar. Normalmente, una parte tiene una punta en su extremo, y la otra un lápiz, o a veces un bolígrafo. Los círculos se pueden hacer apretando una punta del compás en el papel, apoyando el lápiz en el papel y moviéndolo alrededor mientras se mantiene la bisagra con la misma apertura. El radio del círculo puede ser ajustado cambiando la apertura de la bisagra. Sus normas de usos es no tirarlo al suelo y normas de seguridad no tiene. Las distancias se pueden medir en un mapa utilizando compases con dos puntas. La bisagra se ajusta de tal manera que la distancia entre las puntas en el mapa representa una cierta distancia en la realidad, y midiendo cuántas veces el compás se ajusta entre dos puntos en el mapa se puede medir la distancia entre los puntos calculados. En cantería se utiliza un compás de cantero para copiar las dimensiones de una escultura o de una piedra tallada y poder reproducirla. Existen tanto compases para copiar dimensiones exteriores como para copiar dimensiones interiores. Metrología 21 Tena - 2014 “ESCUADRA UNIVERSAL” OBJETIVO: El alumno tendrá la Laroy Starrett Metrología aptitud para conformar los distintos tipos de escuadras. 22 Tena - 2014 ESCUADRA UNIVERSAL. Laroy Starrett, inventó la escuadra combinada en 1887, El éxito de esta herramienta dio inicio a la fundación de “The L. Starrett Company” en 1880.La escuadra combinada es un de los más prácticos y versátiles inventos en herramientas en todo el mundo – la herramienta básica de todo constructor y todo profesional. la escuadra universal consta de una regla para marcar el centro de cualquier elemento de sección circular un transportador para medir cualquier grados de cualquier ángulo y una escuadra para medir el ángulo recto y el ángulo bisectriz del recto o sea 45 grados. También se la llama goniómetro. La escuadra combinada: Básicamente la escuadra combinada consiste en una lámina o regla que lleva montados una serie de accesorios útiles intercambiables, denominados cabezales, que pueden desplazarse libremente a lo largo de la regla por medio de una ranura ubicada en el centro de la regla. Metrología 23 Tena - 2014 “MEDICION ANGULAR” El alumno conocerá las definiciones de medio arco. OBJETIVO: Metrología 24 Tena - 2014 Definición de Radian: El radián es la unidad de ángulo plano en el Sistema Internacional de Unidades. Representa el ángulo central en una circunferencia y abarca un arco cuya longitud es igual a la del radio. Su símbolo es rad. Hasta 1995 tuvo la categoría de unidad suplementaria en el Sistema Internacional de Unidades, junto con el estereorradián. A partir de ese año, y hasta el momento presente, ambas unidades figuran en la categoría de unidades derivadas. El ángulo formado por dos radios de una circunferencia, medido en radianes, es igual a la longitud del arco que delimitan los radios; es decir, θ = s/r, donde θ es ángulo, s es la longitud del arco, y r es el radio. Por tanto, el ángulo completo, , que subtiende una circunferencia de radio r, medido en radianes, es: Las equivalencias de los principales ángulos se muestran en las siguientes figuras: Metrología 25 Tena - 2014 Conversiones entre grados y radianes Tabla de conversión entre grados sexagesimales y radianes.Los grados y los radianes son dos diferentes sistemas para medir ángulos. Un ángulo de 360° equivale a 2π radianes; un ángulo de 180° equivale a π radianes (recordemos que el número π ≈ 3,14159265359…). Para convertir grados en radianes o viceversa, partimos de que 180° equivalen a π radianes; luego planteamos una regla de tres y resolvemos. Ejemplo A Convertir 38° a radianes. radian × 38º 38º radian /180º = 0.21 radianes. Primero planteamos la regla de tres. Nótese que la x va arriba, en la posición de los radianes. Despejamos x, también simplificamos. Por último obtenemos el equivalente decimal: x = 0,6632 radianes. NOTA: π (pi) es la relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro, en geometría euclidiana. Es un número irracional y una de las constantes matemáticas más importantes. Se emplea frecuentemente en matemáticas, física e ingeniería. El valor numérico de π, truncado a sus primeras cifras, es el siguiente: Metrología 26 Tena - 2014 “GONIOMETRO” El alumno conocerá algunas de las aplicaciones para el cual esta designado el goniómetro. OBJETIVO: Metrología 27 Tena - 2014 DEFINICION DE GONIOMETRO: Un goniómetro es un semicírculo o círculo graduado en 180º o 360º, utilizado para medir o construir edificios. Este instrumento permite medir ángulos entre dos objetos, tales como dos puntos de una costa, o un astro -tradicionalmente el Sol- y el horizonte. Con este instrumento, si el observador conoce la elevación del Sol y la hora del día, puede determinar con bastante precisión la latitud a la que se encuentra, mediante los cálculos matemáticos sencillos de efectuar. También se le puede llamar sextante. Este instrumento, que reemplazó al astrolabio por tener mayor precisión, ha sido durante varios siglos de gran importancia en la navegación marítima, hasta que en los últimos decenios del siglo XX se impusieron sistemas más modernos, sobre todo la determinación de la posición mediante satélites. El nombre sextante proviene de la escala del instrumento, que abarca un ángulo de 60 grados, o sea, un sexto de un círculo completo. Metrología 28 Tena - 2014 “CALIBRADOR” El alumno conocerá algunas de las aplicaciones para el cual esta designado el calibrador vernier. OBJETIVO: Metrología 29 Tena - 2014 CALIBRADOR PIE DE REY CON VERNIER: 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. Partes que componen el calibrador. Metrología 30 Tena - 2014 “CALIBRADORES” CALIBRADOR PIE DE REY CON CARATULA: CALIBRADOR PIE DE REY ELECTRODIGITAL: Metrología 31 Tena - 2014 “CALIBRADOR DE ALTURAS ELECTRODIGITAL” Metrología 32 Tena - 2014 “MICROMETROS” El alumno conocerá algunas de las aplicaciones para el cual esta designado el calibrador vernier. OBJETIVO: ROBERT HOOKE Metrología 33 Tena - 2014 MICROMETRO DE EXTERIORES El micrómetro, que también es denominado tornillo de Palmer, calibre Palmer o simplemente palmer, es un instrumento de medición cuyo 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. Metrología 34 Tena - 2014 En la fabricación mecánica el micrón es la unidad de longitud mas pequeña en la que se acotan las tolerancias de las cotas de las piezas que son rectificadas. + Metrología 35 Tena - 2014 “COMPARADORES OPTICOS” OBJETIVO: El alumno podra ser capaz de distinguir los diferentes comparadores opticos. Metrología 36 Tena - 2014 COMPARADOR OPTICO. Un comparador óptico o proyectador de perfiles es un aparato que permite medir piezas pequeñas con una pantalla traslúcida. Al proyectar la pieza se produce una amplificación de la misma, esto permite una mejor medición y revisión. Su principio de funcionamiento es la aplicación de los principios de la óptica. Lo que se hace es proyectar la sombra amplificada de una pieza sobre la pantalla traslúcida, posteriormente se toman las medidas basándose en el principio y el final de la sombra proyectada. Una de las ventajas de este aparato es que se puede hacer la medición directamente en la pantalla traslúcida o a través de comparaciones con referencias estándar. La medición se lleva a cabo en 2D sobre la sombra. Es importante señalar que los resultados de la medición, en un método como este, pueden variar dependiendo del ángulo de visión o de la posición del observador al momento de proyectar la sombra, es decir, la medición puede variar según la perspectiva. Para evitar este inconveniente es recomendable utilizar lentes telecéntricos que ayuden a eliminar la variación de las medidas por la perspectiva. Tipos de comparador óptico Dependiendo del tipo de iluminación que se utilice, los comparadores ópticos se pueden clasificar en: - Comparador óptico de iluminación horizontal - Comparador óptico de iluminación vertical ascendente - Comparador óptico de iluminación vertical descendente Aplicaciones del comparador óptico Por lo regular, los comparadores ópticos se utilizan en áreas de control de calidad, en talleres de torno e incluso en áreas de ensamblado, como se explica a continuación: Metrología 37 Tena - 2014 PARTES DE UN COMPARADOR OPTICO Metrología 38 Tena - 2014 “PROBADORES DE RUGOSIDAD” OBJETIVO: El alumno podra distinguir y conocer algunos medidores de rugosidad. Metrología 39 Tena - 2014 PROBADOR DE RUGOSIDAD: Los rugosímetros sirven para determinar con rapidez la rugosidad de las superficies. Los rugosimetros muestran la profundidad de la rugosidad media Rz y el valor de rugosidad medio Ra en µm. Los rugosímetros facilitan la rápida determinación de la superficie de un componente, por otro lado la realización de la medición de la rugosidad es muy sencilla. Los rugosímetros entran en contacto con la superficie en cuestión de segundos y muestran la rugosidad directamente en Ra o en Rz. Nuestros rugosímetros se entregan en maletines donde se incluyen placas de control, protectores para los palpadores, acumuladores y cargadores. Las siguientes normas se ocupan del control de la rugosidad: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771, DIN 4775, el alcance de la rugosidad de superficies lo encontrará en DIN 4766-1. Metrología 40 Tena - 2014 “MEDICION ANGULAR DE AJUSTES Y TOLERANCIAS OBJETIVO: conocera aplicaciones instrumento. Metrología 41 El de alumno algunos dicho Tena - 2014 MEDICION ANGULAR DE AJUSTES Y TOLERANCIAS Se puede definir como la variación total admisible del valor de una dimensión. Las tolerancias dimensionales fijan un rango de valores permitidos Para las cotas funcionales de la pieza. Se utilizara la siguiente terminología en el estudio de este tipo de Problemas EJE: elemento macho del acoplamiento. Agujero: elemento hembra en el acoplamiento DIMENSIÓN: Es la cifra que expresa el valor numérico de una longitud o de un Angulo. DIMENSIÓN NOMINAL (dN para ejes, DN para agujeros): es el valor teórico que tiene una dimensión, respecto al que se consideran las medidas limites. DIMENSION EFECTIVA:(de para eje, De para agujeros): es el valor real de una dimensión, que ha sido delimitada midiendo sobre la pieza ya construida. DIMENSIONES LIMITES (máxima, dM para ejes, DM para agujeros; mínima, dm para ejes, Dm para agujeros): son los valores extremos que puede tomar la dimensión efectiva. Dimensiones límites (máxima, dM para ejes, DM para agujeros; mínima, dm para ejes, Dm para agujeros): son los valores extremos que puede tomar la dimensión efectiva. DESVIACIÓN O DIFERENCIA: es la diferencia entre una dimensión y la dimensión nominal. DIFERENCIA EFECTIVA: es la diferencia efectiva entre la medida Efectiva y la dimensión nominal. DIFERENCIA SUPERIOR O INFERIOR: es la diferencia entre la dimensión máxima/mínima y la dimensión nominal correspondiente. 1.- EN EL TEMA DE AJUSTE Y TOLERANCIAS Mediante unas letras (mayúsculas para agujeros y Minúsculas para ejes), según se muestra a continuación: Agujeros: A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H, J, Js, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC . EJES : a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, j, js, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc. Metrología 42 Tena - 2014 Sistema de ajustes y Tolerancias Tabla de ajustes y tolerancias según normativa, en la primera tabla tenemos el tipo de ajuste, y en la segunda, Las holguras o las interferencias que debemos de darle a las piezas a mecanizar según el tipo de ajuste que hayamos elegido en la primera tabla Metrología 43 Tena - 2014 Metrología 44 Tena - 2014 Metrología 45 Tena - 2014 Los tipos de ajuste más comunes son los siguientes: ◦Forzado muy duro ◦Forzado duro ◦Forzado medio ◦Forzado ligero ◦Deslizante ◦Giratorio ◦Holgado medio ◦Muy holgado Metrología 46 Tena - 2014 ANEXOS LA METROLOGÍA BOSQUEJO HISTÓRICO Con lo que se refiere al bosquejo histórico del metrología, sus antecedentes, su historia, sus bases y todo lo demás que se puede imaginar sobre lo que representa en la vida del ser humano la metrología, no se podría dar un dato preciso, de cuando, ni de cómo se volvió tan necesaria la metrología, puesto que desde que el hombre tiene uso de razón e incluso de antes de tenerla, la necesidad de contar, de medir, de saber cuanto se tiene, se hizo notoria, a tal grado que al paso de los años desde los mas antiguos habitantes de la tierra, se tuvo que establecer un determinado sistema de unidades, de comparar lo que se tenia con lo que ya esta dicho. Lo que se conoce hasta la actualidad, es que aproximadamente 6000 ó 7000 años se crearon diversos sistemas de unidades, esto según diversos escritos que datan aproximadamente de esa época. Lo cual nos indica, que incluso sin pensarlo, nuestros antepasados median solo por saber que y cuanto de ello tenían, no se preocupaban por implementar un sistema reconocido, aunque solo fuera por la tribu o por cueva, lo hacían solo por instinto. A partir de saber la necesidad de medir, la cantidad de terreno, de medir la altura de los árboles, de animales, de ellos mismos, surgió la idea de formar un sistema reconocido por todos, para poder medir lo que se necesitaba, sin el problema de no ponerse de acuerdo en que tipo de “unidades” se median dichos objetos. Para ser más concretos, se empezó a medir por instinto, después este instinto se volvió una necesidad, la cual después se represento con los primeros sistemas de unidades que según Carlos Gonzáles Gonzáles fueron1: Agno. Medida monetaria. Arroba. Medida de peso que equivale a 11 ½ Kg Gamor (gomer). Medida de capacidad 1/10 de una EFA = 3.7 litros Óbolos (del gr. óbolos, moneda de escaso valor). Peso antiguo (0.6 gramos) = moneda antigua (14 céntimos). Donación, donativo. Siclo. Moneda de plata usada en Israel. Unidad de peso que utilizaban los babilonios, los fenicios, y los judíos. Metrología 47 Tena - 2014 Talento. Cierta moneda de oro, raíz de la parábola evangélica de los servidores que sacaron fruto de los talentos o suma de dinero confiadas por su amo. Enseguida veremos las conversiones de pesos y medidas, según el Nuevo y el Antiguo Testamento. Antiguo Testamento Pesos y monedas gera ........................ 1/20 del siclo.................................. 0.57 gramos de plata siclo ........................ la unidad básica............................. 11.4 gramos de plata libra de plata .......... 50 siclos......................................... 570 gramos de plata talento..................... ........................................................ como 34 kilogramos palmo menor .......... ancho de la mano ......................... Medidas Lineales 7.5 centímetros palmo ...................... la unidad básica ............................ 22.5 centímetros codo ...................... del codo a la punta de los dedos.... 45 centímetros caña .............................................................................. cerca de 3 metros HISTORIA DE LA DEFINICIÓN DE METRO El metro tiene su origen en el sistema métrico decimal. El metro (m) se definió originalmente como una diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo norte a lo largo del meridiano de París. Entre 1792 y 1799, esta distancia fue medida parcialmente por científicos franceses. Considerando que la Tierra era una esfera perfecta, estimaron la distancia total y la dividieron entre 10 millones. Más tarde, después de descubrirse que la forma de la Tierra no es esférica, el metro se definió como la distancia entre dos líneas finas trazadas en una barra de aleación de platino e iridio, el metro patrón internacional, conservado en París. Después volvió a definirse a partir de la longitud de onda de la luz rojiza emitida por una fuente de criptón 86. Sin embargo, las medidas de la ciencia moderna requerían una precisión aún mayor, y en 1983 Según la 17ª. Conferencia General de Pesas y Medidas la nueva definición del metro es: La longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío durante un lapso de 1 / 299 792 458 de segundo. Metrología 48 Tena - 2014 PATRON LINEAL. Antes deque la onda de luz fuera adoptada como el patrón de longitud, metro prototipo había sido usado. Esto es, la longitud entre dos lías grabadas en la cara neutral de una sección en forma de “X” a 0o.C , había sido definida como un metro. Este prototipo esa hecho de una aleación consistente en 90% de platino y 10% de iridio. Treinta y dos unidades de prototipo del patrón fueron hechas en 1875y la No. 6 fue adoptada como el patrón que fue reconocido por la primera reunión de la Organización Internacional de Pesas y Medidas en 1889. Japón se unió a la Organización Internacional de Pesas y Medidas en 1886 y recibió el prototipo del metro No. 22, el cual está graduado en el Laboratorio Nacional de Investigación de Metrología. Las dos líneas están grabadas en ambos extremos en la superficie del prototipo es conveniente para el uso diario. Por tanto, el patrón en el cual las graduaciones están grabadas en intervalos de 1mm. o 0.5 mm. es usado como el patrón secundario para uso industrial. A México se le asigno el patrón No. 25 el 18 de Septiembre de 1889 quedando en aquel entonces en la Secretaria de Fomento y actualmente bajo custodia de la Dirección General de Normas de la Secretaria de Comercio y Fomento Industrial. HISTORIA DEL BLOQUE PATRON Al principio del siglo XVIII, el estudiante sueco Christopher Polhem, hizo una barra con diferentes espesores en su superficie, para introducir una nueva tecnología en la industria del hierro. Posteriormente Hjalmer Ellstrom trabajando para una fabrica de armas sueca, hizo los calibradores (bloques con caras paralelas para medición) para inspeccionar los rifles en 1890. Carl Edward Johansson mejoró su labor y completo un juego de Bloques Patrón que permitía 200,000 combinaciones de tamaño con pasos de 0.001 mm. DE 2mm. A 202mm. en 1896. Los Bloques Patrón requieren lo siguiente: -Dimensiones correctas. -Planicidad en la superficie de las caras. -Caras paralelas. -Superficies de las caras muy lisas. Metrología 49 Tena - 2014 -Sin cambios sustanciales en su duración. -Duros y muy resistentes al desgaste (antiabrasivo) -Coeficiente de expansión térmica es igual a la del acero. -Con capacidad superior anti-enmohecimiento. -La dimensión deseada debe ser obtenida con el mínimo número de bloques. UNIDADES ABSOLUTAS SISTEMA INGLES De longitud---------------------- el pie De masa-------------------------- la libra De tiempo------------------------ el segundo. En el sistema gravitatorio se tiene como unidad la milla, la cual esta relacionada con las demás unidades UNIDADES DE SISTEMA GRAVITATORIO INGLES De longitud----------------------- l milla De fuerza------------------------- la libra Equivalencias que se obtienen del sistema ingles a sus diversas subdivisiones son: 0 milla 1760 yardas 5280 pies = 63360 pulgadas Metrología 50 Tena - 2014 Metrología Magnitud Nombre SI básica Longitud metro m Masa kilogramo Kg Tiempo segundo s Intensidad de corriente eléctrica Temperatura termodinámica amperio A kelvin K Cantidad de sustancia mol mol Intensidad luminosa candela cd 51 de la unidad Símbolo Tena - 2014 CARLOS TENA TREJO, INGENIERO MECANICO EGRESADO DE LA ESIME-IPN MAESTRIA EN ADMINISTRACION Y DESARROLLO DE LA EDUCACION EN LA ESCA-IPN (100% DE CREDITOS APROBADOS), DOCENTE DURANTE 29 AÑOS . EN EL CECYT “CUAUHTEMOC” DEL I.P.N. MATERIAS IMPARTIDAS - METROLOGIA, - TECNOLOGIA DE MATERIALES - CONTROL DE CALIDAD Y - MAQUINAS HERRAMIENTA CURSOS: - DIPLOMADO EN PROSPECTIVA UNIVERSITARIA DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGIA. - DIPLOMADO EN METROLOGIA NORMALIZACION Y CALIDAD. - CURSO DE METROLOGIA EN MITUTOYO - XV SEMINARIO NACIONAL DE METROLOGIA Y NORMALIZACION PARA LA EDUCACION Metrología 52 Tena - 2014