PROCESOS DE MANUFACTURA II METROLOGIA Metrología La metrología (del griego μετρoν, medida y...

PROCESOS DE MANUFACTURA II METROLOGIA

MetrologíaLa 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.


Desde el principio de la civilización, el hombre, va formando en su mente la idea de medir; comparaba masas de acuerdo a su sensibilidad muscular, medía distancias según los distintos esfuerzos al lanzar una piedra, o lo que podía recorrer a pie en un día. Se origina de esta forma la matemática y también una ciencia que hoy es de una importancia vital para cualquier país: LA METROLOGIA, la cual se basa fundamentalmente en aquella y otras ciencias puras.A medida que avanza la civilización, el hombre comienza a usar para las medidas de longitud "patrones" naturales como: pie, pulgar, dedo, brazo, palmo, etc., que eran fácilmente transportables y que tenían cierta uniformidad.

Historia de la Metrología

PROCESOS DE MANUFACTURA II METROLOGIA¿QUÉ ES LA INCERTIDUMBRE DE UNA MEDICIÓN?

La incertidumbre de una medición está asociada generalmente a su calidad.La incertidumbre de una medición es la duda que existe respecto al resultadoDe dicha medición.

Usted puede pensar que las reglas graduadas están bien hechas, que los relojes y los termómetros deben ser veraces y dar resultados correctos. Sin embargo, en toda medición, aún en las más cuidadosas, existe siempre un margen de duda. En lenguaje común, esto se puede expresar como“mas o menos”, por ejemplo, al comprar o vender un tramo de una tela de dos metros, “mas o menos” un centímetro.


“Mida tres veces, luego corte una sola vez”

Para reducir errores, conviene controlar los resultados, midiendo previamente dos o tres veces


EXPRESIÓN DE LA INCERTIDUMBRE DE UNA MEDICIÓN

Dado que siempre existe un margen de duda en cualquier medición, necesitamos conocer “¿cuán grande es ese margen?” Por esto se necesitan dos números para cuantificar una incertidumbre.Uno es el ancho de este margen, llamado intervalo, el otro es el nivel de confianza, el cual establece qué tan seguros estamos del “valor verdadero” dentro de ese margen.

Por ejemplo:Si decimos que la longitud de cierta barra mide 20 cm, más o menos (±) 1 centímetro, con un 95% de confianza decimos:20 cm ± 1 cm, con un nivel de confianza del 95%Esto significa que en 95 de cada 100 mediciones la longitud de la barra está comprendida entre 19 y 21 centímetros


ERROR VERSUS INCERTIDUMBRE

Es importante diferenciar los términos error e incertidumbre.

ErrorEs la diferencia entre un valor medido y el valor convencionalmente verdadero, del objeto que se esta midiendo.

IncertidumbreEs la cuantificación de la duda que se tiene sobre el resultado de una medición.Cuando sea posible, se trata de corregir los errores conocidos por ejemplo, aplicando las correcciones indicadas en los certificados de calibración. Pero cualquier error del cual no se conozca su valor, es una fuente de incertidumbre.


¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA INCERTIDUMBRE DE LA MEDICIÓN?

Usted puede interesarse en las incertidumbres de medición porque simplemente desea obtener mediciones de buena calidad y comprender los resultados. Sin embargo, hay razones mas particulares para conocer la incertidumbre de la medición.Usted puede estar haciendo mediciones como parte de:

•Una calibración, donde la incertidumbre de medición debe consignarse en el certificado;

* Un ensayo, donde la incertidumbre de medición es necesaria para determinar si el objeto cumple o no el ensayo;

* Satisfacer una tolerancia, donde usted necesita conocer la incertidumbre antes que pueda decidir cuándo satisface o no, la tolerancia establecida;

* La necesidad de leer y comprender un certificado de calibración o una especificación escrita de un ensayo o una medición.


DE DÓNDE PROVIENEN LOS ERRORES Y LAS INCERTIDUMBRES?Muchas cosas pueden influir en una medición, las causas pueden ser visibles o no visibles.Como las condiciones reales son diferentes a las ideales, los errores y las incertidumbres pueden provenir de:

A. El instrumento de medición, los instrumentos pueden tener errores como una tendencia a dar resultados mayores o

menores, cambios por envejecimiento, desgaste u otras derivas, mala repetibilidad, ruido en los instrumentos eléctricos, y

muchos otros problemas funcionales.

B. El objeto a ser medido, el cual puede no ser estable, imagine un cubo de hielo en una habitación a temperatura ambiente.

C. El proceso de medición, la medición en si misma puede ser difícil de hacer. Por ejemplo, pesar un animal vivo y pequeño de laboratorio presenta grandes dificultades si éste no coopera, quedándose quieto.


D. Incertidumbre “importada”, la calibración de los instrumentos tiene incertidumbres, las cuales contribuyen a la incertidumbre de la medición que se hace con ellos. Pero recuerde que la incertidumbre por no calibrar los instrumentos es mucho peor.E. Habilidad del operador, algunas mediciones dependen mucho de la habilidad y juicio del operador. Una persona puede ser mejor que otra en el delicado trabajo de ajustar un instrumento u obtener visualmente una lectura fina. El uso de un instrumento, tal como el cronómetro, depende del tiempo de reacción de cada operador. Pero los errores groseros son de una naturaleza diferente y no deben tomarse en cuenta como incertidumbres.

PROCESOS DE MANUFACTURA II METROLOGIAF. Muestreo adecuado, las mediciones que Usted hace deben ser adecuadamente representativas del proceso que se desea determinar. Si quiere conocer la temperatura en el banco de trabajo, no la medirá con un termómetro ubicado en la pared de la salida del aire acondicionado. Si se eligen muestras de una línea de producción, por ejemplo, no se toman siempre las diez primeras de la mañana del lunes.

G. Condiciones ambientales, la temperatura, la presión atmosférica, humedad ambiental y otras condiciones pueden afectar al instrumento de medida o al objeto que se mide.

Cuando el valor y efecto de un error es conocido, por ejemplo el indicado en el certificado de calibración, se puede aplicar una corrección al resultado de la medición. Pero en general, las incertidumbres provenientes de las distintas fuentes, deben considerarse como factores individuales que contribuyen a la incertidumbre combinada de las mediciones.

PROCESOS DE MANUFACTURA II METROLOGIA¿QUÉ SON LAS INCERTIDUMBRES DE MEDICIÓN?

Las equivocaciones que cometen los operadores no son incertidumbres de medición: son errores “groseros”. Ellos no deben tomarse en cuenta para calcular las incertidumbres. Esto debe evitarse trabajando cuidadosamente y mediante la aplicación de los controles adecuados.

Las tolerancias no son incertidumbres. Son los limites de aceptación que se han elegido para un proceso o producto.

Las especificaciones no son incertidumbres. Una especificación le indica qué esperar de un producto. Las especificaciones pueden tener un alcance amplio, incluso cualidades técnicas como el aspecto.

La exactitud, o su antónimo inexactitud, no son lo mismo que incertidumbre.Desgraciadamente el uso de estos términos es confuso. Hablando correctamente, la exactitud es un término cualitativo, o sea que se puede decir que una medición es exacta o inexacta. La incertidumbre es cuantitativa.

Los errores no son incertidumbres, aunque en el pasado se tomaban como equivalentes, en frases tales como “análisis de error”.

El análisis estadístico no es lo mismo que análisis de incertidumbre. La estadística puede utilizarse para establecer un sinnúmero de conclusiones que no tienen que ser acerca de incertidumbres. El análisis de incertidumbre solamente utiliza una parte de la estadística.


Instrumentos de medición

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 e incluso a la media décima de milímetro. 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. Para efectuar una medición, ajustaremos el calibre al objeto a medir y lo fijaremos. La pata móvil tiene una escala graduada (10 o 20 rayas, dependiendo de la precisión). La primera raya (0) nos indicará los milímetros y la siguiente raya que coincida exactamente con una de las rayas de la escala graduada del pie nos indicara las décimas de milímetro (calibre con 10 divisiones) o las medias décimas de milímetro (calibre con 20 divisiones).


Micrómetro: (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.


Reloj 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.

Gramil, o calibre de altitud: es un instrumento capaz de realizar mediciones en altura verticalmente, y realizar señalizaciones y paralelas en piezas.

Gramil normal y gramil digital


Verificador 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.

Durómetro


Principio de funcionamiento El sistema consiste en una regla sobre la que se han grabado una serie de divisiones según el sistema de unidades empleado, y una corredera o carro móvil con un fiel o punto de medida, que se mueve a lo largo de la regla.

Dada una escala de medida, podemos apreciar hasta su unidad de división más pequeña, siendo esta la apreciación con la que se puede dar la medición, es fácil percatarse que entre una división y la siguiente hay más medidas, que unas veces esta más próxima a la primera de ellas y otras a la siguiente.

VERNIER


Para poder apreciar distintos valores entre dos divisiones consecutivas, se desarrolló una segunda escala que se denomina nonio o vernier, gravada sobre la corredera y cuyo punto cero es el fiel de referencia, hay que tener en cuenta que el nonio o vernier es esta segunda escala, no el instrumento de medida o el tipo de medida a realizar, tanto si es una medición lineal, angular, o de otra naturaleza, y sea cual fuere la unidad de medida. Esto es, si empleamos una regla para hacer una medida, solo podemos apreciar hasta la división más pequeña de esta regla; si además disponemos de una segunda escala, llamada nonio o vernier, podemos distinguir valores más pequeños.

VERNIER


VERNIEREl nonio o escala vernier toma un fragmento de la regla, en el sistema decimal un múltiplo de diez menos uno, 9, 19,... y lo divide en un número más de divisiones 10, 20,..., en la figura tomamos 9 divisiones de la regla y la dividimos en diez partes iguales, es el caso más sencillo, de tal modo que cada una de estas divisiones sea de 0,9 unidades de la regla. Esto hace que si la división cero del nonio coincide con la división cero de la regla, la distancia entre la primera división de la regla y la primera del nonio sea de 0,1; que entre la segunda división de la regla y la segunda del nonio haya una diferencia de 0,2; y así, sucesivamente, de forma que entre la décima división de la regla y la décima del nonio haya 1,0, es decir: la décima división del nonio coincide con la novena de la regla, según se ha dicho en la forma de construcción del nonio. Esto hace que en todos los casos en los que el punto 0 del nonio coincide con una división de la regla el punto diez del nonio también lo hace.

0,0 0,4 0,6 1,0 1,3

Cuando la división uno del nonio coincide con una división de la regla, el fiel está 1,3 separado 0,1 adelante. De modo general, el fiel indica el número entero de divisiones de la regla, y el nonio indica su posición entre dos divisiones sucesivas de la regla.


VERNIER


MICROMETROEl micrómetro (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra).Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc.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.


Detalle de la escala de medida

MICROMETRO

Micrómetros especiales


MICROMETRO

Micrómetro de profundidad


Tipos de micrómetros En los procesos de fabricación mecánica de precisión, especialmente en el campo de rectificados se utilizan varios tipos de micrómetros de acuerdo a las características que tenga la pieza que se está mecanizando.Micrómetro de exteriores estandard Micrómetro de exteriores con platillo para verificar engranajes Micrómetro de exteriores digitales para medidas de mucha precisión Micrómetros exteriores de puntas para la medición de roscas Micrómetro de interiores para la medición de agujeros Micrómetro para medir profundidades Cuando se trata de medir medidas de mucha precisión y muy poca tolerancia debe hacerse en unas condiciones de humedad y temperatura controlada.

MICROMETRO

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