1. CONCEPTOS BASICOS DE METROLOGIA DIMENSIONAL.Metrologa: Es la ciencia que trata de las medidas, de los sistemas de unidades adaptados y los instrumentos para efectuarlas e interpretarlas. Abarca varios campos, tales como metrologa trmica, elctrica, acstica, dimensional, etc.Metrologa Dimensional: Se encarga de estudiar las tcnicas de medicin que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares (longitudes y ngulos). La figura 1.1 muestra un ejemplo de la metrologa dimensional.

Figura 1.1 Vista lateral de la pza. 931791 A00.

2. SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDA.Un sistema de unidades de medida es un conjunto de unidades confiables, uniformes y adecuadamente definidas que sirven para satisfacer las necesidades de medicin.

Medida: Es una comparacin de una magnitud hecha segn se relacin con su unidad de medida.

En 1791, la Asamblea Nacional Francesa adopta un sistema de medidas cuya unidad bsica de longitud era el metro, definido como: la diezmillonsima parte del cuadrante del meridiano terrestreAs se cre el primer sistema mtrico decimal, que se denomin genricamente sistema mtrico y que se basa en dos unidades fundamentales, el metro y el kilogramo.1875: Se creaba la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM), cuya misin era la de conservar los patrones primarios de las unidades.

El metro se redefini como la longitud entre dos trazos muy finos grabados en una regla de platino e iridio al 10%,(fig. 2.1) conservada por el BIPM (La Oficina Internacional de Pesas y Medidas, es el coordinador mundial de la metrologa).

Figura 2.1 Patrn platino iridio (TRESCA)El sistema M.K.S. ha sido el que se ha tomado como base para la creacin del Sistema Internacional, completado con las unidades necesarias para las medidas trmicas y pticas.

Unidades fundamentales

MAGNITUDUNIDADSIMBOLO

longitudmetrom

masakilogramoKg

tiemposegundos

intensidad de corrienteamperioA

temperaturakelvinK

intensidad luminosacandelacd

cantidad de sustanciamolMol

2.1 Unidades de longitud.Siendo el metro la unidad fundamental de longitud (en el Sistema Internacional), para su empleo en mecnica general resulta demasiado grande por lo que es necesario el empleo de submltiplos, siendo la unidad ms comnmente empleada el milmetro (mm).Y en el Sistema Ingles, la unidad de longitud diremos que es la pulgada (pulg) y la relacin con el milmetro es : 1pulg = 25.4mm.

A continuacin se muestran los submltiplos ms empleados en mecnica general (en ambos sistemas):SISTEMA INTERNACIONALSISTEMA INGLES

1 milmetro = 0.001m1 pulgada = 0.08333...pies

1 decima de milmetro = 0.1mm1 decima de pulgada = 0.1pulg

1 centsima = 0.01mm1 centsima de pulgada = 0.01pulg

1 milsima de milmetro o micra = 0.001mm (1m)1 milsima de pulgada o micra = 0.001pulg (pulg)

2.2 Unidades de ngulo.Siendo el radin la unidad del SI (sistema Internacional), tampoco resulta prctico su uso; emplendose el grado sexagesimal () y sus submltiplos. Se muestran a continuacin la relacin con el radian y con sus submltiplos:1 =p/180 rad1 =60 minuto (60 )1 minuto = 60 segundos (60)

La medicin se puede dividir en directa (cuando el valor de la medida se obtiene directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos) o indirecta (cuando para obtener el valor de la medida necesitamos compararla con alguna referencia.

Metro Regla graduada Con trazos Todo tipo de calibradores y o divisiones medidores de altura con escala vernier

Medida directa Con tornillo Todo tipo de micrmetros Micromtrico Cabezas micromtricas

Con dimensin Bloques patrn Fija Calibradores de espesores (lainas) Calibradores limite (pasa no pasa)

Lineal Comparadores mecnicos Comparadores pticos Comparativa Comparadores neumticos Comparadores electromecnicos Mquina de medicin de redondez Medidores de espesor de recubrimiento

Medida indirecta Trigonometra Esferas o cilindros Mquinas de medicin por coordenadas

Niveles Relativa Reglas pticas Rugosimetros

Transportador simple Con trazos o Gonimetro divisiones Escuadra de combinacin Medida directa Escuadras Con dimensin Patrones angulares Angular fija Calibradores cnicos Falsas escuadras Regla de senos Medida indirecta Trigonometra Mesa de senos Mquinas de medicin por coordenadas

Cuadro 2.2 Clasificacin de instrumentos y aparatos de medicin en metrologa dimensional.La inspeccin de una pieza como la ilustrada en la fig. 2.3 que indica, adems de las dimensiones lineales y angulares, tolerancias geomtricas, tambin corresponde a la metrologa dimensional, (por esta razn a la metrologa dimensional tambin a veces se le denominar metrologa geomtrica).

Figura 2.3 Inspeccin de una pieza (Eje rodamiento a rodillos)

La tabla 2.3.1 muestra la simbologa bsica tal como la define la norma ISO 1101. Tambin es importante identificar bajo que norma est hecho el dibujo, as como la revisin correspondiente (ao) ya que, como un ejemplo, podemos mencionar que la norma ANSI Y14.5M-1982 no se considera la caracterstica de simetra (que antes se consideraba) y en su lugar se utiliza la de posicin. ASME Y14.5M-1994 a reactivado el uso de simetra.

Tabla 2.3.1 Smbolos para caractersticas geomtricas.

3. ELEMENTOS DE LA MEDICIONEntre los elementos principales que intervienen en la medicin de cualquier magnitud fsica se pueden encontrar los siguientes: 1. Magnitud a medir o mensurando. 2. Instrumento de medida. 3. Proceso de medicin. 4. Personal responsable del proceso.

4. ERRORES DE VERIFICACION (concepto de incertidumbre).

Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son iguales, aunque las efecte la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo mtodo, el mismo procedimiento y el mismo ambiente (repetitibilidad); si variamos alguno de estos factores las lecturas aun variarnms (reproductibilidad). Esta variacin podr ser mayor o menor pero siempre existir. Estos errores se clasificaran de la siguiente forma: -Debidos al instrumento. - Debidos al operario. - Debidos al ambiente de medicin.

Errores de diseo Errores de desgaste Instrumento o equipo Errores de precisin y de medida forma de los contactos Errores de alineacin

Errores de lectura Errores por fatiga Operador Errores por descuido Errores por un manejo incorrecto Errores sistemticos Errores por mal posicionamiento de la pieza y accidentales Propia pieza Errores de forma Errores de deformacin

Errores por variacin de temperatura Errores por influencia de humedad Errores por influencia de la presin Condiciones ambientales Errores por influencia de las vibraciones Errores por la falta de iluminacin Errores por falta de campos elctricos y magnticos

Cuadro 4.1 Clasificacin de errores cometidos en una medicin.

La calidad de una medida est relacionada con el concepto de incertidumbre y las magnitudes significativas de los productos con las tolerancias de fabricacin. Obviamente, cuanto ms estrictas sean las tolerancias de fabricacin, se requerirn mayores precisiones de medida para la comprobacin del cumplimiento de dichas especificaciones.

Teniendo en cuenta la imperfeccin de medida debida a las causas citadas, definiremos incertidumbre o inexactitud como a la diferencia entre los valores mximos y mnimos obtenidos.

4.1 Debidos al instrumentoSon las causas atribuibles al propio instrumento y pueden deberse a defectos de fabricacin (imposible realizar instrumentos perfectos). Estos pueden ser por deformaciones, falta de linealidad, falta de paralelismo, etc.El error instrumental tiene valores mximos permisibles, establecidos en normas o informacin tcnica del fabricante y puede determinarse mediante la calibracin del instrumento de medicin. Esta es la comparacin de las lecturas proporcionadas por el instrumento de medicin contra un patrn de mayor exactitud conocida.

4.2 Debidos al operarioMuchas de las causas del error aleatorio se deben al operario que realiza la medicin, estos podran clasificarse desde dos puntos de vista:los debidos al comportamiento del operario (alteraciones emocionales, agudeza visual, cansancio, etc.) y los debidos al procedimiento de medicin que sigue. As debern de tenerse en cuenta y controlar los que a continuacin se citan:

Error por el uso de instrumentos no calibrados:No debieran de utilizarse instrumentos de fecha de calibracin vencida o sospechosos que presenten anormalidades de funcionamiento hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso.

Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones:La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos, por lo tanto es un factor importante que debe considerarse para elegir adecuadamente el instrumento de medicin para cualquier aplicacin particular.

Error por instrumento inadecuado: Antes de realizar cualquier medicin es necesario determinar cual es el instrumento o equipo de medicin ms adecuado para la aplicacin de que se trate en funcin de :-Cantidad de piezas a medir.-Tipo de medicin (externa, interna, altura, profundidad. etc.)-Tamao de la pieza y exactitud deseada.-Etc.

Error por puntos de apoyo: Especialmente en los instrumentos de gran longitud, la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura.

Errores por el mtodo de sujecin del instrumento: El mtodo de sujecin del instrumento puede causar errores tales como la deflexin del soporte del instrumento etc. que redundan en la medida realizada.

Error por distorsin: Gran parte de la inexactitud que causa la distorsin de un instrumento puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe: la mxima exactitud de medicin es obtenida si el eje de medicin es el mismo del eje del instrumento.

Error de paralaje: Este error ocurre debido a la posicin incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medicin.

Error de posicin: Este error lo provoca la colocacin incorrecta de las caras de medicin de los instrumentos, con respecto de las piezas a medir.

Error por desgaste: Los instrumentos de medicin como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso. En el caso concreto de los instrumentos de medicin, el desgaste puede provocar una serie de errores durante su utilizacin, por ejemplo: deformndose de sus partes, juego entre sus ensambles, falta de paralelismo o planitud entre las caras de medicin, etc.. Estos errores pueden originar, a su vez decisiones equivocadas por tanto, es necesario someter a cualquier instrumento de medicin a una inspeccin de sus caractersticas.

4.3 Error por condiciones ambientalesEntre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medicin, destacndose la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnticas.Humedad: Debido al xido que se pueden formar por humedad excesiva en las caras de medicin del instrumento o en otras partes o a las expansiones por absorcin de humedad en algunos materiales, etc. se establece como norma una humedad relativa de 55% +/- l0%.

Polvo: Los errores debidos a polvo se observan con mayor frecuencia de lo esperado, algunas veces alcanzan el orden de 3 micras. Para obtener medidas exactas se recomienda usar filtros para el aire que limiten la cantidad y el tamao de las partculas de polvo ambiental.Temperatura: En mayor o menor grado, todos los materiales que componen tanto las piezas por medir como los instrumentos de medicin estn sujetos a variaciones longitudinales debido a cambios de temperatura. En algunos casos ocurren errores significativos por ejemplo, en un experimento se sostuvo con las manos, a una temperatura de 31C, una barra patrn de 200 mm durante 10 segundos y esta se expandi 1m.Para minimizar estos errores se estableci internacionalmente, desde 1932, como norma una temperatura de 20C1para efectuar las mediciones. Tambin es buena prctica dejar que durante un tiempo se estabilice la temperatura tanto de la pieza por medir como del instrumento de medicin. El lapso depende de la diferencia de temperatura del lugar en que estaba la pieza y la sala de medicin, as como del material y tamao de la pieza.Como ejemplo diremos que el coeficiente de dilatacin trmica del acero es= 0.0115 mm/Cm

5. CARACTERISTICAS DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS EN LA METROLOGIAA continuacin se citan las principales caractersticas de los instrumentos de medicin empleados en metrologa dimensional : campo de medida, sensibilidad, precisin, fiabilidad, estabilidad y aproximacin.

Campo de medida: Es el valor de la mxima que se puede medir.

Sensibilidad: Es al relacin entre el incremento de recorrido del ndice y el correspondiente incremento de la magnitud a medir.

Es decir si el aparato es muy sensible a una pequea variacin de la magnitud a medir le corresponde una gran variacin del ndice del instrumento.

Precisin: Es la aptitud de un aparato para suministrar resultados con el mnimo error. Se trata de la diferencia mxima entre el valor indicado por el aparato y la magnitud real medida. Habitualmente es un dato suministrado por el fabricante.

Fiabilidad o repetitibilidad: Es la cualidad de un aparato de dar resultados poco diferentes entre s, cuando se mide repetidas veces una misma magnitud.

Estabilidad: Es el mismo concepto que el anterior pero cuando las mediciones se realizan a intervalos de tiempo largos.

Aproximacin o apreciacin: Es la menor fraccin de una magnitud lineal o angular que pueda medirse con un aparato dado.

6. Tolerancias de fabricacin (Introduccion)Tradicionalmente el acabado de las piezas que ensamblan se ha logrado mediante prueba y error hasta lograr un ajuste adecuado, es decir, se requiere un tratamiento individualizado de cada ensamblaje. En la actualidad, las crecientes necesidades de intercambiabilidad y produccin de grandes series, imponen un anlisis cuidadoso para lograr desde el diseo la eliminacin de problemas de ensamble.Todas las piezas de un tamao determinado deberan ser exactamente iguales, sin embargo diversos factores (calentamiento de la maquinaria, desgaste de herramientas, falta de homogeneidad del material, etc.) dificultan alcanzar dicho ideal, por lo que deben permitirse variaciones o errores en la fabricacin de las piezas queno perturben los requerimientos funcionales que se pretenden satisfacer. A la cantidad total que es permitido variar enla fabricacin de las piezas se le denomina Tolerancia.

En fabricacin mecnica se emplean los tres tipos de tolerancias que a continuacin se citan:

Tolerancias dimensionales: Tolerancias que acotan las dimensiones en la fabricacin de la pieza.

Tolerancias superficiales: Tolerancias que acotan el grado de acabado superficial en la fabricacin de la pieza.

Tolerancias geomtricas: Tolerancias que acotan la forma de las superficies y la posicin relativa entre ellas durante la fabricacin de la pieza, o montaje de varias.

Se trata en principio de tres conceptos diferentes pero que en ocasiones estn relacionados e incluso tolerancias de un tipo limitan las de otro.

6.1 Ventajas del uso de toleranciasDe forma general podemos decir que el uso de tolerancias aporta una serie de ventajas que resumidas podran quedar como sigue:-Independencia de la fabricacin de la pieza, que garantiza la intercambiabilidad de las piezas, an en lugares y fechas de fabricacin totalmente diferentes.-El buen funcionamiento del rgano mecnico est asegurado por que el funcionamiento del ensamblaje est determinado por el que dispone de los elementos necesarios y cuando estos falten, est en condiciones de efectuar pruebas y valorar los resultados de las mismas.-La mecanizacin se simplifica e incluso se puede automatizar en algunos casos eliminndose muchos ajustes manuales y en consecuencia se disminuye el coste de fabricacin.-Tareas realizadas por maestros ajustadores pueden ser reemplazadas por personal de categora ms modesta.