Micr ó Metro

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Micrómetro (instrumento) Micrómetro de exteriores 0-25, típico. 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 y 0,001 mm 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, etc. 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.

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Micrómetro (instrumento)

Micrómetro de exteriores 0-25, típico.

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 y 0,001 mm 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, etc.

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.

Historia

Micrómetro de Gascoigne, elaborado por Robert Hooke.

Durante el renacimiento y la Revolución Industrial había un gran interés en poder medir las cosas con gran precisión, ninguno de los instrumentos empleados en esa época se parecen a los metros, calibres o micrómetros empleados en la actualidad, el término micrómetro fue acuñado, seguramente, por ese interés.

Los primeros experimentos para crear una herramienta que permitiría la medición de distancias con precisión en un telescopio astronómico es de principios del siglo XVII, como el desarrollado por Galileo Galilei para medir la distancia de los satélites de Júpiter.

La invención en 1640 por Wiliam Gascoigne del tornillo micrométrico suponía una mejora del vernier o nonio empleado en el calibre, y se utilizaría en astronomía para medir con un telescopio distancias angulares entre estrellas.

Henry Maudslay construyó un micrómetro de banco en 1829, basado en el dispositivo de tornillo de banco, compuesto de una base y dos mandíbulas de acero, de las cuales una podía moverse con un tornillo a lo largo de la superficie de la guía. Este dispositivo estaba diseñado basado en el sistema métrico inglés, presentaba una escala dividida en décimas de pulgada y un tambor, solidario al tornillo, dividido en centésimas y milésimas de pulgada.

Una mejora de este instrumento fue inventada por el mecánico francés Jean Laurent Palmer en 1848 y que se constituyó en el primer desarrollo de que se tenga noticia del tornillo micrométrico de mano. En la Exposición de París de ese año, este dispositivo llamó la atención de Joseph Brown y de su ayudante Lucius Sharpe, quienes empezaron a fabricarlo de forma masiva a partir de 1868 en su empresa conjunta Brown & Sharpe.1

La amplia difusión del tornillo fabricado por esta empresa permitió su uso en los talleres mecánicos de tamaño medio.

En 1888 Edward Williams Morley demostró la precisión de las medidas, con el micrómetro, en una serie compleja de experimentos. En 1890, el empresario e inventor estadounidense Laroy Sunderland Starrett (1836–1922), patentó un micrómetro que transformó la antigua versión de este instrumento en una similar a la usada en la actualidad. Starrett fundó la empresa Starrett en la actualidad uno de los mayores fabricantes de herramientas e instrumentos de medición en el mundo.

La cultura de la precisión y la exactitud de las medidas, en los talleres, se hizo fundamental durante la era del desarrollo industrial, para convertirse en una parte importante de las ciencias aplicadas y de la tecnología. A principios del siglo XX, la precisión de las medidas era fundamental en la industria de matriceria y moldes, en la fabricación de herramientas y en la ingeniería, lo que dio origen a las ciencias de la metrología y metrotecnia, y el estudio de las distintos instrumentos de medida.

Principio de funcionamiento

Animación de un micrómetro usado en la medición de un objeto de 4,14 mm.

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:

1. 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 °).

2. 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".

1. Cuerpo: constituye el armazón del micrómetro; suele tener unas plaquitas de aislante térmico para evitar la variación de medida por dilatación.2. Tope: determina el punto cero de la medida; suele ser de algún material duro (como "metal duro") para evitar el desgaste así como optimizar la medida.3. Espiga: elemento móvil que determina la lectura del micrómetro; la punta suele también tener la superficie en metal duro para evitar desgaste.4. Palanca de fijación: que permite bloquear el desplazamiento de la espiga.5. Trinquete: limita la fuerza ejercida al realizar la medición.6. Tambor móvil, solidario a la espiga, en la que está grabada la escala móvil de 50 divisiones.7. Tambor fijo: solidario al cuerpo, donde está grabada la escala fija de 0 a 25 mm.

Sistemas de meLa calibración es el proceso de comparar los

valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia (o estándar). Según la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, la calibración es "una operación que, bajo condiciones específicas, establece en una primera etapa una relación entre los valores y las incertidumbres de medida provistas por estándares e indicaciones correspondientes con las incertidumbres de medida asociadas y, en un segundo paso, usa esta información para establecer una relación para obtener un resultado de la medida a partir de una indicación".1

De esta definición se puede deducir que para calibrar un instrumento o un estándar se necesita disponer de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verificable que es el que se utilizará para comprobarlo con la indicación del instrumento que está sometido a la calibración. Esto se realiza mediante una cadena ininterrumpida y completamente documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario, que constituye lo que se conoce como trazabilidad.2 El objetivo del calibración es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos,

responder los requisitos establecidos en las normas de calidad y garantizar la fiabilidad y la trazabilidad de las medidas. Los instrumentos de medida requieren ser calibrados con más frecuencia cuanto más exactas sean sus muestras o bien más pequeñas sean sus propias tolerancias de error. En general, los intervalos de calibración dependen de factores como los requerimientos dados por un cliente o una regulación y la estabilidad con el tiempo del instrumento a calibrar.3

Introducción

Durante el proceso de calibración se contrasta el valor de salida ("output" en inglés) del instrumento a ser calibrado en contra de un estándar en diferentes puntos de calibración. Si el error de calibración - error que se pone en manifiesto durante la calibración - es inferior al límite de rechazo determinado ya sea por las normas, la empresa o la recomendación del fabricante, la calibración será aceptada.4 Por otro lado, se requiere un ajuste del instrumento con un posterior contraste. Estos últimos dos pasos se repiten tantas veces como sea necesario hasta que el error obtenido sea inferior al límite establecido. En esos equipos en los cuales no se dispone de ajuste, como termopares, etc., en caso de no satisfacer las tolerancias marcadas, los aparatos tendrán que ser sustituidos por otros que hayan estado previamente calibrados.

Los principales motivos que pueden provocar la necesidad de que se realice la calibración de los instrumentos de medición son:

Realización de la calibración de un nuevo instrumento Se ha agotado un periodo de tiempo específico Se ha agotado un cierto volumen de uso (horas de trabajo) Cuando un instrumento ha recibido un golpe o vibraciones fuertes que pueden haber

causado que este se descalibre Cambios de temperatura Siempre que las observaciones obtenidas sean cuestionables

En general, la calibración a menudo se contempla con la inclusión del proceso de ajustar el resultado de un instrumento de medida de manera que estos se pongan de acuerdo con un estándar preestablecido, y dentro de una precisión especificada. De todos modos, pocos instrumentos de medida pueden ser ajustados hasta que sus medidas correspondan perfectamente con los valores dados por los estándares con los cuales se comparan. Para la inmensa mayoría de las calibraciones, el proceso de la calibración es, de hecho, una comparación con un valor desconocido y uno conocido y el registro de los datos obtenidos.

En la calibración, los resultados obtenidos han de ser informados a través de un certificado de calibración, en el que se suele indicar una identificación del documento, información sobre el instrumento a calibrar, la fecha de calibración, el método con el que se calibra, las condiciones en las que se llevó a cabo como la temperatura, los resultados y las incertidumbres obtenidas, y la firma y acreditación del laboratorio.5 Además se pueden incluir tablas, gráficas y otras variedades de soporte gráfico que ayuden en la comprensión y representación de los resultados de la calibración.

Proceso de calibración

El proceso de calibración se inicia con el diseño del instrumento de medida que ha de ser calibrado. El diseño tiene que ser capaz de "soportar la calibración" a través de su intervalo de calibración. Es decir, el diseño tiene que ser capaz de tomar medidas que se encuentren dentro de la "tolerancia ingenieril" cuando se utiliza en condiciones ambientales durante un periodo de tiempo razonable. El mecanismo exacto para la asignación de valores de tolerancia varia según el país o el tipo de industria. En general, los fabricantes de equipos de medida, asignan la tolerancia en la medición, sugieren un intervalo de calibración y especifican el rango de utilización y almacenaje normales. El hecho de tener un diseño de estas características aumenta la probabilidad de que los instrumentos de medida actuales se comporten de la manera esperada. El siguiente paso es definir el proceso de calibración. La selección del estándar o estándares es la parte más visible del proceso de calibración. Idealmente, el estándar ha de tener menos de una cuarta parte de la incertidumbre de medida que viene dada por el aparato que ha de ser calibrado.6 El proceso consiste en elegir un estándar que cumpla la norma anteriormente mencionada sobre la incertidumbre de medida y hacerlo servir para comparar su medida con la del aparato calibrado. Después de elegir un estandar con un grado de incerteza más ajustado y se repita la operación anterior. Este proceso se repite hasta que se llegue al estándar con la mayor certeza posible del cual se dispone en el laboratorio de calibración o de metrología. Este proceso establece la trazabilidad de la calibración.

Hay que decir que este proceso de calibración mediante estándares está, prácticamente siempre, precedido de una inspección visual del instrumento, donde se comprueba que este no presente ningún daño físico que se pueda apreciar a simple vista. Los resultados de esta inspección se denominan comúnmente como los datos "as-found" de la inspección (datos del instrumento, tal como se han encontrado). Normalmente todo el proceso de calibración es encargado a un único técnico especializado que será el que se ocupe de documentar que la calibración se ha completado con éxito.

El proceso que se ha explicado anteriormente es un reto difícil y caro. El coste del soporte técnico correspondiente a un equipamiento ordinario es, en general, de aproximadamente el 10% del precio de compra original en base anual. Otra maquinaria más exótica y/o compleja puede resultar aún más cara de mantener.

La extensión del programa de calibración expone las creencias principales de la organización involucrada. La integridad de la organización puede verse fácilmente en entredicho según el programa de calibración que se haya establecido. En general, se trata de que cada máquina de una organización tenga planeado un proceso de calibración concreto para ella. Por ejemplo, si una empresa dispone de varias máquinas iguales, las máquinas más viejas se emplearán para los trabajos menos sufridas y, por lo tanto, necesitarán de una calibración limitada. Las maquinas que se emplean a menudo y de las cuales depende el proceso de producción, en cambio, se habrán de calibrar de forma más habitual y con unas tolerancias bastante ajustadas. Por otra parte, cada máquina se habrá de calibrar solo en relación a la operación/faena que desarrolle. Esto se refiere a que aunque la máquina realmente pueda realizar muchos más trabajos de las que realmente hace en el proceso de producción, solo se ha de calibrar la faena que realmente haga de forma activa. El resto de los procesos de calibración resultará innecesario.

Este proceso de escoger y diseñar el proceso de calibración se ha de realizar para todos los instrumentos básicos que estén presentes en la organización.

Bibliografía adicional

Morris, Alan S.; Langari, Reza (2011). «4: Calibration of Measuring Sensors and Instruments». Measurement and Instrumentation: Theory and Application (en inglés). Academic Press. p. 103. ISBN 9780123819628. Consultado el 3 de octubre de 2013.

Sistemas de medidas en el vernier

Vernier puede referirse a:

Pierre Vernier , matemático francés. Calibre de Vernier , instrumento de medición basado en la escala creada por el

matemático francés Pierre Vernier. Escala de Vernier , escala de medición auxiliar que tienen algunos instrumentos

de medición. Propulsor vernier , motor cohete de naves espaciales. Vernier , comuna suiza del cantón de Ginebra.

La  escala vernier lo invento Petrus nonius matemático portugués por lo que se le denomina nonius. El diseño actual de  escala deslizante debe su nombre al francés Pierre vernier quien lo perfecciono. El calibrador vernier fue elaborado para satisfacer s necesidades de un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en una solo operación el calibrador típico puede tomar tres tipos de medición exteriores, interiores y profundidades, pero algunos pueden tomar medición de peldaños.

 

 Es un instrumento para medir longitudes que permite lecturas en milímetros y en fracciones de pulgada, a través de una escala llamada Nonio o Vernier.

 

Está compuesto por una regla fija que es donde están graduadas las escalas de medición ya sea en milímetros, en pulgadas o mixtas.

 

Las partes del pie de metro son:

 

Regla: Graduada en los sistemas métrico e inglés.

Pata fija: Con superficie de contacto a la pieza para medir exteriormente. Pata móvil: Con superficie de contacto móvil a la pieza para medir

exteriormente. Punta fija: Parte fija de contacto con la pieza, para medir interiormente. Punta móvil: Parte móvil de contacto con la pieza para medir interiormente. Impulsor: Apoyo del dedo pulgar para desplazar el cursor. Tornillo de fijación o freno: Fija la medida obtenida actuando sobre la lámina de

ajuste. Nonio: Escala que otorga la precisión del instrumento según su cantidad de

divisiones. Reglilla de profundidad: Está unida al cursor y sirve para tomar medidas de

profundidad.

 

 

 

Diferentes tipos de graduaciones sobre las escalas principales y vernier.

Hay cinco tipos para  primera y ocho tipos para  segunda, incluyendo los sistemas métrico e inglés.

 

 Lectura

 Vernier en mm

 

Vernier en pulgadas

El índice cero del vernier está entre  segunda y la tercera graduación después de  graduación de 1 pulgada sobre  escala principal. El vernier esta graduado en ocho divisiones iguales que ocupan siete divisiones sobre  escala principal, por tanto,  diferencia entre una división de  escala principal y una división de  escala vernier está dada como:

 

 

La quinta graduación después del índice cero sobre  graduación vernier coincide con una graduación de  escala principal. Así,  fracción es calculada como:

 

Cuando haya lecturas en que el número de  fracción resulte par, éste se simplificará como sea necesario hasta no obtener un valor impar en el numerador, así: 8/16-3/4 o 32/64-1/2.

 

 

Tipos de calibrador vernier.

 

Calibrador vernier tipo M

Calibrador vernier tipo CM

 

Otros tipos de calibradores vernier

 

Calibrador con indicador de carátula (o cuadrante). En este calibrador se ha sustituido la escala graduada por un indicador de carátula o cuadrante operado por un mecanismo de piñón y cremallera logrando que la resolución sea aún mayor logrando hasta lecturas de 0,01 mm. Se disponen de calibradores desde 100 mm hasta 2 000 mm y excepcionalmente aún más largos.

 Calibradores digitales.Estos calibradores utilizan un sistema de defección de desplazamiento de tipo capacitancia, tienen el mismo tamaño, peso y alcance de medición que los calibradores estándar, son de fácil lectura y operación, los valores son leídos en una pantalla de cristal líquido (LCD), con cinco dígitos y cuentan con una resolución de 0,01 mm, que es fácil de leer y libre de errores de lectura.

 

Calibradores con ajuste fino. Se diseñan de modo que las puntas de medición puedan medir superficies externas solamente, o bien permitir solo mediciones internos con un alcance útil desde 600 hasta 2000 mm cuenta con un mecanismo de ajuste para el movimiento fino del cursor.                       

Calibrador con palpador ajustable de puntas desiguales. Este tipo de calibrador facilita mediciones en planos a diferente nivel en piezas escalonados donde no se puedan medir con calibradores estándar, cuento con un mecanismo de ajuste vertical del punto de medición.

 

Calibrador KAFER. Medidor de espesor para plásticos, papel, cartón, hilos, cuerdas y alambres. Son portátiles, digitales o análogos.

 

 Mantenimiento de calibradores

Aunque los calibradores con frecuencia se utilizan en condiciones ambientales hostiles, su mantenimiento tiende a descuidarse debido a lo simple de su construcción y bajos requerimientos de exactitud. Con el objeto de obtener el mejor rendimiento posible de estos instrumentos, y asegurar su uso económico, es esencial realizar un efectivo control del mantenimiento. Como con otro tipo de instrumentos, los calibradores deberán tener reglas estandarizadas que regulen la compra, capacitación del personal, almacenaje, mantenimiento e inspección periódica.

 

Compra

 

Un efectivo del método para controlar el mantenimiento de los instrumentos de medición, como los calibradores usados en el área productiva, es limitar  cantidad de ellos en el almacén de herramientas y el área productiva. Aunque los calibradores no son muy caros, no son desechables y no deben tratarse como tales. Cuando se compre un calibrador deberá seleccionarse de acuerdo con su tamaño y exactitud del calibrador deberá seleccionarse de acuerdo con su aplicación especificada. Por ejemplo, si una aplicación requiere una legibilidad de 0.02 mm, esto no es económico por que incrementa el tiempo de inspección; además, los procedimientos de inspección deben estar normalizados cuando se realice  compra del calibrador.

 

 Almacenamiento

 

Observes siguientes precauciones cuando almacene calibradores:

1) Seleccione un lugar en el que los calibradores no estén expuestos a polvo, alta humedad o fluctuaciones extremas de temperatura.

2) Cuando almacene calibradores de gran tamaño que no sean utilizados con frecuencia, aplique líquidos antioxidantes al cursor y caras de medición; procure dejar estas algo separado.

3) Al menos una vez al mes, verifique s condiciones de almacenaje y el movimiento del cursor de calibradores que sean usados esporádicamente y, por tanto, mantenidos en almacenaje.

4) Evite  entrada de vapores de productos químicos, como ácido hidroclorhidrico o ácido sulfúrico, al lugar en que estén almacenados los calibradores.

5) Coloque los calibradores de modo que el brazo principal no se flexione y el vernier no resulte dañado.

6) Mantenga un registro, con documentación adecuada, de los calibradores que salgan del almacén hacia el área productiva.

7) Designe a una persona como encargado de los calibradores que estén almacenados en cajas de herramientas y ánqueles dentro del área productiva.