Universidad Militar Nueva Granada

Facultad de Ingeniería

Materia: Laboratorio de Materiales VI

Profesora:

Maria Claudia Alzate Monroy

Alumnos:

Flor Angela Castañeda M.

Rough Cibernus,

Luis Mauricio Agudelo

Bogotá – Colombia 1994

Metrología

Metrologia: ciencia de las mediciones.

La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia y

técnica que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la

determinación de las magnitudes físicas.

La Metrología tiene dos características muy importantes reflejadas en el

instrumento de medida que se use, que son la apreciación y la sensibilidad.

Los físicos y la industria utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a

cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros, hasta

potentes microscópios, medidores de láser e incluso aceleradores de partículas.

Existen 3 tipos de Metrología:

Legal,

Científica

Industrial.

Legal: consiste en defender los derechos de los consumidores, calibra válvulas

de gasolineras, básculas, etc.

Sistema de unidades

Conjunto consistente de unidades de medida. Definen un conjunto básico de

unidades de medida a partir del cual se derivan el resto. Existen varios sistemas

de unidades:

Sistema Internacional de Unidades o SI: Es el sistema más usado. Sus unidades

básicas son: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, la candela y

el mol.

Sistema Métrico Decimal: Primer sistema unificado de medidas.

Sistema Cegesimal o CGS.: Denominado así porque sus unidades básicas son el

centímetro, el gramo y el segundo.

Sistema Natural: En el cual las unidades se escogen de forma que ciertas

constantes físicas valgan exactamente 1.

Sistema Técnico de Unidades: Derivado del sistema métrico con unidades del

anterior, todavía utilizado en la técnica por ser unidades muy intuitivas.

Sistema Inglés: Aún utilizado en los países anglosajones. Muchos de ellos lo

están intentando reemplazar por el Sistema Internacional de Unidades.

Sistema Internacional de Unidades

Múltiplos del metro:

Yottametro (Ym): 1024 metros.

• Zettametro (Zm): 1021 metros.

• Exámetro (Em): 1018 metros.

1 legua 3 millas 24 furlong240

cadenas960 rods 5280 yardas

15840

pies

190080

pulgadas

1.9008x

108

miles

1 milla 8

furlongs

80

cadenas320 rods

1760

yardas5280 pies

63 360

pulgad

as

6.336x107

miles

1 furlong

(estadio)

10

cadenas40 rods

220

yardas660 pies

7920

pulgadas

7.92x1

06

miles

1 cadena 4 rods 22 yardas 66 pies792

pulgadas792000 miles

1 rod

(vara)

5.5

yardas16.5 pies

198

pulgadas

198000

miles

1 yarda 3 pies36

pulgadas

36000

miles

1 pie

12

pulgada

s

12000

miles

1

pulgada

1000

miles

• Petámetro (Pm): 1015 metros.

• Terámetro (Tm): 1012 metros.

• Gigámetro (Gm): 109 metros.

• Megámetro (Mm): 106 metros.

• Miriámetro (Mam): 104 metros.

• Kilómetro (km): 103 metros.

• Hectómetro(hm): 102 metros.

• Decámetro (dam): 101 metros.

• metro: Unidad básica del SI. Véase también: Sistema Internacional

de Unidades

Submúltiplos del metro:

• decímetro (dm): 10-1 metros.

• centímetro (cm): 10-2 metros.

• milímetro (mm): 10-3 metros.

• micrómetro (µm): 10-6 metros.

• nanómetro (nm): 10-9 metros.

• angstrom (Å): 10-10 metros.

• picómetro (pm): 10-12 metros.

• femtómetro o fermi (fm): 10-15 metros.

• attómetro (am): 10-18 metros.

• zeptómetro (zm): 10-21 metros.

Sistema inglés de medidas

Sistema náutico

1° Grado de

latitud

20

leguas

naúticas

60 millas

naúticas

607,5

cables

60750

fathoms

121500

yardas

364500

pies

1 legua

naútica

3 millas

naúticas

30,375

cables

3037,5

fathoms

6075

yardas

18225

pies

1 milla

naútica

11,256

cables

1012,5

fathoms

2,025

yardas

6,075

pies

1 cable 100

fathoms

200

yardas600 pies

1 fathom

(brazas

inglesas)

2

yardas6 pies

1 yarda 3 pies

Tipos de Metrología

Científica:

La realizan los laboratorios PTB (Alemania), NIST (E.U.), CENAM (México),

INTI (Argentina), INMETRO (Brasil). Reproduce las medidas básicas.

Calibrar: consiste en comparar un instrumento de medición con un patrón

trazado internacionalmente. Ejemplo: el kg patrón. Con las masas calibramos

balanzas. Para calibrar se utilizan indicadores de carátula, micrómetro,

calibrador, medidores de espesor que se utilizan en Cajas y Bolsas para medir

espesores del cartón, etc.

La Metrología se vende a través de certificados de calibración, en el se

evidencian los siguientes elementos: nombre del cliente, dirección, instrumento,

marca, etc. Tienen seis meses de garantía o validez, debido a que los

instrumentos pueden utilizarse de una manera inadecuada.

Las 3 magnitudes que se usan en el laboratorio son: masas y balanzas,

dimensional, mediciones eléctricas.

Hay 4 conceptos que confunden en la Metrología Industrial: Calibrar: calibro

cuando logro la relación instrumento-patrón, Ajustar: ajusto cuando logro el

funcionamiento adecuado del instrumento, Verificar: verifico cuando confirmo

objetivamente el cumplimiento de requisitos, Validar: valido cuando confirmo

objetivamente el cumplimiento de requisitos para un uso especifico.

Factores para tener una medición confiable: temperatura, humedad relativa,

presión.

La primera magnitud base es: Longitud: su unidad es el metro.

Medición: es el conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor

de una magnitud.

Magnitud: atributo de un fenómeno que puede ser distinguido cualitativamente y

determinado cuantitativamente.

Patrón: es la medida materializada de un aparato o de un sistema de medición

destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad.

Resumen Ejecutivo: es un documento con 600 palabras y 15 renglones.

3. Carta de trazabilidad o rastreabilidad

Trazabilidad: cadena ininterrumpida de mediciones que garantizan al patrón.

propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón por medio de

una cadena ininterrumpida de comparaciones. Carta de trazabilidad: consiste en

hacer un prototipo (que solo lo puede tener laboratorio de Metrología Científica)

del patrón internacional, después los prototipos se copian y salen los patrones

primarios que solo los pueden tener los laboratorios de Metrología Legal, de los

patrones primarios surgen los patrones de trabajo que los tienen los laboratorios

de Metrología Industrial y estos patrones sirven para calibrar todos los

instrumentos de la industria.

La Metrología Industrial

se divide en:

* Metrología Dimensional

* Metrología de Masa

* Metrología de Volumen

* Metrología de Temperatura

* Metrología de Presión

* Metrología Eléctrica

Bloque patrón: están hechos de acero, miden de espesor 6mm, tienen un acabado

de espejo, sirven para reproducir longitudes (reproducen el metro) y calibración

de instrumentos (micrómetros, reglas, indicadores de carátula, etc), una

característica peculiar es la adherencia, además se fabrican de acero, cerámica,

etc., y existen en los grados 00, k, 0, 1, 2, A y B.

La importancia de la toesa es determinar un numero de cuadrantes para

determinar ejes y meridianos.

4. Metrologia Dimensional

Metrología Dimensional: sirve para la ínter cambiabilidad de partes.

Repetibilidad: proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones

sucesivas.

Historia de la Metrología : posee unidades de medida de origen español,

indígena, ingles y del S.I. De las 4 reuniones de los bancos de reserva

centroamericanos nació el siguiente resultado: la longitud: se mide con los

longímetros de madera, metal y material flexible; el peso: se utilizan las

romanas, balanzas de cucharón, pesas de hierro, latón, piedras; las medidas de

capacidad: se hacen con medidas de cuartos, medios y cuartilleros; los

volúmenes: se utiliza para la venta de agua la pipa y para la lecha la botella; la

electricidad: se mide con los vatímetros.

Existen y existieron instituciones que por su trayectoria y labor se vinculan o se

han vinculado con la Metrología tales como:

* CENAP: Centro Nacional de Productividad. Nació con la cooperación de los

EE.UU.

* MCCA: Mercado Común Centro Americano. Quería unificar lis mercados

de la región.

* BANAFI: Banco Nacional de Fomento Industrial, nació en 1981.

* FUSADES: Fundación Salvadoreña de Desarrollo Económico y Social,

nació en 1982, tiene laboratorios de Metrología.

* ICAITI: Instituto Centro Americano de Normas y Tecnología Industrial.

* CONACYT: Comité Nacional de Ciencia y Tecnología, nació en 1992 por

decreto Legislativo.

Metrologia de masas y balanzas

Existen 3 tipos principales de balanzas, estas son: Balanzas automáticas,

semiautomáticas y no automáticas.

Tipos de pruebas para las balanzas

Excentricidad: consiste en colocar una pesa en diferentes posiciones sobre el

dispositivo receptor o plato, se comprueba con una carga equivalente al 30% de

la carga máxima de la balanza, por ejemplo una carga máxima de 210g (30%)

seria 63g, se ocuparían pasas de 50, 10, 2 y 1g para realizar la prueba.

Repetibilidad: se conoce como comprobación de fidelidad. No es más que la

aptitud del instrumento que para un mismo valor de carga colocado varias veces

(20 veces) y de forma idéntica origine lecturas semejantes. Esta comprobación se

realiza con pesas al 50% y 100% del alcance máximo de la balanza.

Lineabilidad: es la más importante de las pruebas porque se determinan los

errores de indicación. Se carga al equipo desde un valor mínimo hasta el máximo

y viceversa. Entre cada prueba existe un tiempo de estabilización.

Las balanzas las encontramos en la industria cementera, papeleras, básculas en

ingenios y beneficios, en clínicas, hospitales, etc.

Las masas o pesas: son instrumentos que sirven para calibrar las balanzas. Tipos

de masas: existen pesas de laboratorio, comerciales, de kilate y las más

importantes las metrológicas.

1.) De Laboratorio: encontramos pesas de precisión, según sea su clasificación

tienen una cavidad de ajuste que sirve para ajustar su peso. Existen de 1, 2, 5, 10,

20, 50, 100, 200, 500 g y de 1, 2, 5 y 10 kg. Existen también las pesas de barra

rectangular, hay de 2, 20 y 200 mg y de 5, 10, 20, 50 kg. Hay también pesas en

forma de triangulo que hay de 1, 10 y 100 mg.

2.) Comerciales: tienen forma cilíndricas. 3.) kilates: se utilizan en las

transacciones de joyerías. 4.) Pesas metrológicas: clasificadas en: E1 y E2: la

letra E significa "especial", mayor exactitud, acabado de espejo. F1 y F2: la letra

F significa "fina", acabado burdo. M1, M2, M3: la letra M significa "media",

acabado burdo.

Las pesas metrológicas tienen 2 características:

Rotulado: las E no se marcan, las F y M si.

Material: las hay de acero, bronce, aluminio, latón, fundición gris y cerámicas.

Metrologia De Volumen

El volumen ha formado parte del conjunto metrológico por muy incipiente que

parezca.

Volumen: porción de espacio ocupado por un cuerpo cualquiera, el valor de la

porción se representa con un numero.

El volumen está relacionado con la longitud (M.D.) y con la masa (M.M.y B.).

¿Qué es el litro?

Volumen ocupado por un kilogramo de agua pura.

Importancia de la medición de la magnitud volumen

* En la industria alimenticia, ejemplo: jugos, leche, agua.

* En la industria química: medicinas y compraventa de productos.

* En la petrolera.

* En la generación de energía.

Recipientes volumétricos (R.V.)

* Se utilizan para la comercialización de líquidos.

* En los procesos industriales.

* En las mediciones en los laboratorios.

* En las universidades, etc.

Clasificación de los R.V.:

Por su capacidad:

o Pequeños volúmenes: desde 1ml hasta 2l, son de vidrio.

o Grandes volúmenes: de 2l en adelante, son generalmente metálicos.

Por el tipo de calibración:

o Para entregar: P.E o T.D. Entrega un volumen especifico para una

temperatura, tiempo, viscosidad y tensión superficial determinadas. Líquido

adherido en las paredes.

o Para contener: P.C o T.C. Se determina el volumen que el recipiente

contiene por lo que no influye la viscosidad, tiempo ni tensión superficial.

Volumen asignado hasta una marca de calibración.

Por su clase de exactitud:

o Son fabricados de vidrio (boro silicato), la clase de exactitud puede ser

A o B, la diferencia es la calidad del vidrio y las tolerancias definidas por la ISO

y ASTM.

Recipientes volumétricos:

* Probeta

* Matraz o balón volumétrico

* Pipeta

* Bureta

Características de los R.V.:

* Capacidad Nominal

* Abreviatura de la unidad

* Si el recipiente es P.C o P.E

* Nombre o marca

* Clase de exactitud (A o B)

* Numero asignado o código

Método de calibración de R.V:

Gravimétrico: se utiliza agua destilada o bidestilada o clase A, un barómetro,

termómetro y balanza.

Metrologia De Temperatura O Termometria

Termometría: es la medición de las propiedades físicas dependientes de la

temperatura (presión de un gas, resistencia eléctrica).

EIT-90 (Escala Internacional de Temperatura): se basa en la asignación precisa

de temperatura a 17 estados de equilibrio de 15 sustancias puras.

Tipos de termómetros:

* De líquido en vidrio.

* Termocúplas o termopares.

* Resistencia de platino.

Partes de un termómetro de liquido en vidrio:

* Bulbo

* Vástago

* Escala

* Línea de inmersión

* Cámara de contracción

* Cámara de expansión.

Características de los termómetros de liquido en vidrio:

* Son frágiles

* Se deben mantener verticalmente

* Transportarlos adecuadamente

* No se deben exponer al sol

Calibración de T.L.V:

Por puntos fijos y por comparación con un termómetro patrón.

Termopares o termocúplas: son sensores de temperaturas de uso más común en

la industria.

Tipos de termocúplas: B, E, J, K, N, R, S, T. Los más comunes son los R y S.

Calibración de termopares: existen 3 métodos:

* Con un horno eléctrico

* Por comparación con un termómetro de resistencia de platino patrón en un

baño

* Medición en ciertos puntos fijos de la EIT-90.

Punto triple del agua: punto donde convergen los 3 estados del agua, su valor es

de 273.16ºK.

Termómetro de resistencia de platino (TRP): es un sensor de temperatura que

permite determinar el valor de la temperatura en la que se haya inmerso

mediante mediciones precisas del valor de su resistencia eléctrica.

Metrologia De Presion

Se usa en la industria alimenticia, en la farmacéutica (AUTOCLAVES:

dispositivos que sirven para los procesos de esterilización), en la industria de

bebidas.

Clases de presión:

* Presión absoluta: es la que se mide a partir de la presión cero de un vacío

absoluto.

* Presión atmosférica: (barométrica) es la que ejerce la atmósfera sobre todos

los objetos.

* Presión relativa: (manométrica) es la presión mayor a la atmosférica.

Instrumentos para medir la presión:

Manómetro: nombre genérico de los instrumentos que miden presión,

Vacuómetro: instrumento que mide presión por debajo de la presión atmosférica,

medir presiones negativas o vacíos.

Barómetro: instrumento que mide la presión atmosférica.

Pie de rey o Calibrador Vernier Universal: El calibre o pie de rey es insustituible

para medir con precisión elementos pequeños (tornillos, orificios, pequeños

objetos, etc). La precisión de esta herramienta llega a la décima, a la media

décima de milímetro e incluso llega a apreciar centésimas de dos en dos (cuando

el nonio está dividido en cincuenta partes iguales). Para medir exteriores se

utilizan las dos patas largas, para medir interiores (p.e. diámetros de orificios) las

dos patas pequeñas, y para medir profundidades un vástago que va saliendo por

la parte trasera, llamdo sonda de profundidad. Para efectuar una medición,

ajustaremos el calibre al objeto a medir y lo fijaremos. La pata móvil tiene una

escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisión).

La medición con este aparato se hará de la siguiente manera: Primero se

deslizará la parte móvil de forma que el objeto a medir quede entre las dos

patillas si es una medida de exteriores. La patilla móvil indicará los milímetros

enteros que contiene la medición. Los decimales deberán averiguarse con la

ayuda del nonio. Para ello observaremos qué división del nonio coincide con una

división (cualquiera) de las presentes en la regla fija. Esa división de la regla

móvil coincidirá con los valores decimales de nuestra medición.

Pie de rey de Tornero: Muy parecido al anteriormente descrito, pero con las uñas

adaptadas a las mediciones de piezas en un torno. Este tipo de calibres no

dispone de patillas de interiores pues con las de exteriores pueden realizarse

medidas de interiores, pero deberá tenerse en cuenta que el valor del diámetro

interno deberá decrementarse en 10 mm debido al espesor de las patillas del

instrumento (5 mm de cada una).

Calibre de profundidad: es un instrumento de medición de igual parecido a los

anteriores, pero tiene unos apoyos que permiten la medición de profundidades,

entalladuras y agujeros. Tienen distintas longitudes de bases y además son

intercambiables.

Micrómetro de exterioresMicrómetro: (del griego micros, pequeño, y metros,

medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento que sirve

para medir con alta precisión (del orden de una micra, equivalente a 10 − 6

metros) las dimensiones de un objeto. Para ello cuenta con 2 puntas que se

aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado es su

contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. Frecuentemente el

micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del

tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar

deterioro de la precisión del instrumento. El Micrómetro se clasifica de la

siguiente manera:

Micrómetro de exteriores: son instrumentos de medida capaces de medir el

exterior de piezas en centésimas. Poseen contactos de metal duro rectificados y

lapeados. Ejercen sobre la pieza a medir una presión media entre 5 y 10 N,

poseen un freno para no dañar la pieza y el medidor si apretamos demasiado al

medir.

Micrómetro digital con precisión de 1 milésima: son exactamente iguales a los

anteriores, pero tienen la particularidad de realizar mediciones de hasta 1

milésima de precisión y son digitales, a diferencia de los anteriores que son

analógicos.

Micrómetro exterior con contacto de platillos: de igual aspecto que los

anteriores, pero posee unos platillos en sus contactos para mejor agarre y para la

medición de dientes de coronas u hojas de sierra circulares.

Micrómetro de exteriores de arco profundo: tiene la particularidad de que tiene

su arco de mayor longitud que los anteriores, para poder realizar mediciones en

placas o sitios de difícil acceso.

Micrómetro de profundidades: éste tipo de micrómetros se parece mucho al

calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de realizar mediciones en

centésimas.

Micrómetro de interiores HOLTEST: tipo de micrómetro que mide interiores

basándose en tres puntos de apoyo. En el estuche se contienen galgas para

comprobar la exactitud de las mediciones.

Reloj comparadorReloj comparador: es un instrumento que permite realizar

comparaciones de medición entre dos objetos. También tiene aplicaciones de

alineación de objetos en maquinarias. Necesita de un soporte con pie magnético.

Visualizadores con entrada DIGIMATIC: es un instrumento que tiene la

capacidad de mostrar digitalmente la medición de un instrumento analógico.

Verificador de interiores: instrumento que sirve para tomar medidas de agujeros

y compararlas de una pieza a otra. Posee un reloj comparador para mayor

precisión y piezas intercambiables.

Gramil normal y gramil digitalGramil, o calibre de altitud: es un instrumento

capaz de realizar mediciones en altura verticalmente, y realizar señalizaciones y

paralelas en piezas.

Goniómetro universal: es un instrumento que mide el ángulo formado por dos

visuales, cifrando el resultado. Dicho ángulo podrá estar situado en un plano

horizontal y se denominará “ángulo azimutal”; o en un plano vertical,

denominándose “ángulo cenital” si el lado origen de graduación es la línea cenit-

nadir del punto de estación; o “ángulo de altura” si dicho lado es la línea

horizontal del plano vertical indicado que pasa por el punto de vista o de

puntería.

Nivel de agua: es un instrumento de medición utilizado para determinar la

horizontalidad o verticalidad de un elemento. Es un instrumento muy útil para la

construcción en general y para la industria. El principio de éste instrumento está

en un pequeño tubo transparente (cristal o plástico) el cual está lleno de líquido

con una burbuja en su interior. La burbuja es de tamaño inferior a la distancias

entre las 2 marcas. Si la burbuja se encuentra entre las 2 marcas, el instrumento

indica un nivel exacto, que puede ser horizontal o vertical.

Tacómetro: es un instrumento capaz de contar el número de revoluciones que

desarrolla una maquinaria por unidad de tiempo.

Polímetro: instrumento capaz de medir la tensión de corriente normal que hay en

un equipo, además de algunas funciones más que tenga el instrumento,

dependiendo del fabricante.

Estroboscopio manual: es un elemento capaz de contar revoluciones y

vibraciones de una maquinaria, sin tener contacto físico, a través del campo de

acción que ésta genera.

Galgas para roscas y espesores: son reglas comparación para ver que el tipo de

rosca de una tornillo o el espesor de un elemento. La galga de rosca puede ser de

rosca Métrica o Whitworth.

Balanza electrónica: instrumento que es capaz de medir el peso de un

determinado elemento. Las hay de distintos tamaños y de distintos rangos de

apreciación de pesos.

Tampón de PASA y NO PASA Tampones cilíndricos: son elementos que sirven

para comprobar el diámetro de agujeros y comprobar que se adaptan a lo que

necesitamos, para respetar las tolerancias de equipo, se someten a la condición

de pasa/no pasa y tienen el uso contrario al calibre de herradura.

Calibres de herradura: sirve para medir el diámetro exterior de piezas con la

condición de pasa/no pasa. Tiene el uso contrario de los tampones cilíndricos.

Calibre de rosca: son instrumentos que nos permiten medir la rosca tanto de un

macho como de una hembra, sometidos a la condición de pasa/no pasa.

Lupa: es un instrumento de inspección que nos permite ver objetos y

características que nos es imposible ver a simple vista. Consigue aumentar lo

que estamos viendo, el aumento depende de la graduación óptica del

instrumento.

Microscopio estereoscopio: instrumento de visualización que nos permite ver

aspectos o características de objetos con una visión microscópica, y con los dos

ojos simultáneamente.

Proyector de perfiles: instrumento que permite ampliar con un factor conocido,

una pieza y poder observar su estructura más pequeña mediante la reflexión de

su sombra.

Termómetro infrarrojo: instrumento que permite realizar mediciones de

temperatura en el lugar donde apunta su haz de infrarrojos, se usa para conocer

la temperatura de lugares de difícil acceso o de mucha altura.

Medidor de rugosidad, o rugosímetro: es un instrumento que mediante ondas es

capaz de medir la rugosidad de la superficie de un objeto, sin necesidad de

contacto ni de ampliación visual de la superficie del objeto.

DurómetroVerificador de dureza, Durómetro: instrumento electrónico que

permite medir y hacer pruebas de la dureza de distintos materiales, ya sean

metálicos, cerámicos, plásticos o de piedra.