curso de metrología
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METROLOGÍA
INSTRUCTOR: Juan Córdova Huamán
INST: Juan Córdova Huamán 1012-00-M-PP-011-METROLOGÍA RV0
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Contenido
Conceptos Generales
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Instrumentos de Medición por Comparación
Operación y Mantenimiento
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1. Conceptos Generales
Medición
Obtener la cantidad de veces que una cierta unidad de medida se encuentra contenida entre límites visibles fijados, tales como: Diámetros, profundidades, espesores, etc. en los cuales se deben tomar distancia entre dos planos paralelos o entre superficies cilíndricas o esféricas.
¿Qué es la Metrología?
Estudio de las técnicas y los instrumentos destinados a la medición.
En nuestro caso de las dimensiones de los distintos elementos mecánicos que conforman un equipo o instalación, con fines de fabricación, verificación y control según las normas y especificaciones pertinentes.
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Conceptos Generales
Este último podrá apreciar a “ojo” si el tamaño de la menor división lo permitiera, cual es la medida más aproximada a la real. Por ejemplo, en el caso de que la menor división fuera el milímetro, podrá apreciar hasta las décimas de milímetros (ver figura). Lectura: 10 mm + ~0.6 mm = ~10.6 mm
Exactitud de las Mediciones
Las medidas obtenidas nunca son exactas.
La precisión de la medida depende de la calidad del instrumento (desgaste, divisiones inexactas o irregulares), de su menor división, condiciones ambientales (temperatura, etc.) y habilidad del operador.
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Conceptos Generales
Cuando se mide se introducen errores en la medición, siendo este error (e) igual a la diferencia entre el valor real (m) y la medida realizada (m i) :
e = m – mi
Errores Sistemáticos
Causados por defecto del instrumento, del método empleado o por fallas del observador. Son difíciles de detectar, y por más mediciones que se hagan siempre estarán todas ellas afectadas del mismo error.
Errores Accidentales
Producidos por causas fortuitas. Varían al azar, pudiendo producirse en un sentido o en otro (en más o en menos) y no tienen siempre el mismo valor absoluto. Son muy frecuentes y se presentan generalmente por descuido del observador. Es posible disminuirlos mediante cálculos estadísticos.
Error de Medición (e)
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Unidades de Medición
Medidas de Longitud
Conceptos Generales
Sistema Unidad Símbolo Valor
metro m
Internacional milímetro mm 1000 mm = 1 m
micrón µ 1000 µ = 1 mm
pie (foot) ft ( ' )
Inglés pulgada (inch) pulg, (in), ( ") 12 in =1 ft
mil mil 1000 mil = 1 in
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Conceptos Generales
Medidas angulares
Sistema Unidad Símbolo Valor
grado sexagesimal
( º )
Métrico minuto( ' )
60 ' = 1 º
segundo( " ) 60 " = 1 '
Internacional Radián rad 2π rad = 360 º
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Conceptos Generales
Factores de Conversión usuales
Para convertir Multiplicar por
metros a milímetros 1000
milímetros a pulgadas 0.0394
pulgadas a milímetros 25.401
mils a micrones 25.401
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Dilatación de los Metales vista a nivel molecular
Conceptos Generales
Influencia de la Temperatura en la Medición
Debido a la dilatación que sufren los metales con la temperatura, cuando se necesita obtener medidas de gran precisión, hay que tener en cuenta la variación que sufren tanto los elementos a medir como los propios instrumentos de medición.
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Conceptos Generales
Donde: lo es la medida registrada a la temperatura base.
l es la medida obtenida a la temperatura ambiente
∆ t la diferencia entre la temperatura ambiente y la de base
δ es el coeficiente de dilatación del material (1/°C).
Signo más (+) para las temperaturas mayores a la de base
Sgno menos (-) para las menores a ella.
l = lo ± loδ ∆t = lo ( 1 ± δ ∆t )
Los valores obtenidos deben corregirse a una temperatura base, utilizando la conocida ecuación:
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2. Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Son instrumentos calibrados con los cuales se miden las piezas mecánicas, leyéndose en la escala el valor correspondiente.
Regla graduada
Barras de acero de sección rectangular, sobre las cuales se han grabado las divisiones en milímetros o en pulgadas.
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Calibrador Vernier o Pie de Rey
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Componentes de un Calibrador típico con Tornillo de Freno
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Tipos de Mediciones
El calibrador puede efectuar tres tipos de medición.
Exteriores Interiores Profundidad
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Graduaciones
La regleta, regla fija o escala principal
Milímetros ó 0.5 mm, en dieciseisavos (1/16) ó en 0.025 (1/40) pulg.
El vernier (nonio, escala o reglilla).
0.05 (1/20) ó 0.02 (1/50) mm, en 1/128 pulg. ó 0.001 (1/1000) pulg
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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Los últimos valores se conocen como las lecturas mínimas o apreciaciones de los Calibradores Vernier y se obtiene dividiendo la menor división de la regla fija por el número de divisiones del vernier o nonio.
Ejemplo: La menor división de la regla fija es 1 mm y el nonio está dividido en 20 divisiones, la apreciación será: 1 mm/20 = 0.05 mm.
Ejemplo: La menor división es 1/16" y el número de divisiones del vernier fuera 8, la apreciación será: (1/16")/8 = 1/128".
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Apreciación
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Tipos de Calibradores
Calibrador con Tornillo de Freno
El tornillo de freno permite deslizar el cursor o impedir su movimiento según se afloje o se ajuste respectivamente.
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Calibrador de Botón
Está equipado con un botón o pulsador en lugar del tradicional tornillo de freno. Si el botón se oprime, el cursor puede deslizarse a lo largo de la regleta, cuando el botón se suelta, el cursor se detiene automáticamente.
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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Calibrador con Tornillo de Ajuste
Equipado con un tornillo de ajuste el cual se utiliza para mover el cursor lentamente cuando se usa como un calibrador fijo, este tipo permite el ajuste fácil del cursor.
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Calibrador de Dial
Equipado con un indicador de dial en lugar de un nonio para permitir la lectura fácil de la escala.
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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Calibrador Digital
Este instrumento es la versión moderna del clásico calibrador vernier, en la cual un circuito electrónico reemplaza a las escalas graduadas y a la vista del operador.
La lectura se lee directamente en una pantalla de cristal líquido (LCD).
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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Micrómetro
Instrumento para obtener mediciones más precisas, que las que pueden obtenerse con un Calibrador Vernier.
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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Componentes de un Micrómetro de Exteriores típico
Componentes
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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Componentes de un Micrómetro de Interiores típico
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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24Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Clasificación de Micrómetros
Micrómetros Palmer de Exteriores
Diseñado para obtener medidas exteriores, puede ser de diversos tamaños dependiendo del rango a medir.
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25Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Micrómetro de tipo yunque intercambiable.
Con un micrómetro equipado con un yunque intercambiable es posible medir un amplio rango de longitudes.
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26Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Micrómetro de Interiores típico Tipo Calibrador
Micrómetros de Interiores
Diseñados para la medición de diámetros interiores, ranuras, canales, etc.
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Micrómetros Misceláneos
Existen diversos tipos de micrómetros diseñados para cumplir con todos los requerimientos de la industria.
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Micrómetro para Materiales Blandos (papel, tela, caucho, etc
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28Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Micrómetro de Profundidad
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29Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Micrómetro de Dial para Laminas Micrómetro Digital
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30Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Micrómetro de Engranajes Micrómetro de Marco Profundo
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Calibres de profundidad
Para ña medición más precisa de profundidades.
Instrumentos de Medición por Lectura Directa
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32Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Goniómetro
Goniómetros
Funcionan como una falsa escuadra pero poseen un transportador en el cual se puede leer directamente el ángulo. Uno de los más sencillos está constituido por un semicírculo graduado (transportador) y un brazo móvil que tiene un índice señalador de ángulo. El brazo móvil puede girar teniendo como eje el centro del semicírculo.
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33Instrumentos de Medición por Lectura Directa
Transportador Universal
Transportador Universal
Es un instrumento compuesto, de gran precisión y adaptabilidad, que sirve para marcar, transportar y obtener ángulos, centros de piezas cilíndricas y alturas o profundidades. Consta de una regla milimetrada en la cual puede insertarse un disco con un transportador y una escala vernier.
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La medición se obtiene comparando la dimensión de una pieza con otra que se toma como patrón.
Indicadores o Comparadores de Dial
Mecanismos de relojería que transforma el movimiento rectilíneo de los contactos o palpadores en un movimiento circular, el cual puede observarse en un cuadrante de reloj que se encuentra dividido en varias partes, siendo los más comunes los que divididos en 0,01mm.
El comparador se usa para el control de piezas con una mesa y soportes adecuados y con una barra o cremallera que permite el desplazamiento del comparador. También se puede acoplar a una base magnética.
La aguja del reloj puede desplazarse para ambos lados, según la medida sea menor o mayor que la que se considera nominal o correcta.
3. Instrumentos de Medición por Comparación
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35Instrumentos de Medición por Comparación
Comparador de Dial Soporte con Base Magnética
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Calibres de Tolerancias
Instrumentos de Medición por Comparación
Calibres para Pernos o Ejes
El eje debe pasar en una de las mandíbulas y no pasar en la otra.
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37Instrumentos de Medición por Comparación
Calibres para Agujeros Cilíndricos
El calibre debe poder penetrar con uno de sus pernos calibrados en el agujero, y el otro no debe poder penetrar el mismo.
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Calibres para Espesores de Superficies Planas
Para controlar superficies planas de igual forma que en los casos anteriores.
Instrumentos de Medición por Comparación
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Calibres para Interiores de Superficies Planas
Controlan el interior o espacio entre dos superficies planas.
Instrumentos de Medición por Comparación
Calibres para Agujeros Cónicos y Troncocónicos
Controlan interiores o agujeros cónicos o tronco cónicos.
Agujeros Cónicos Agujeros Tronco cónicos
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40Instrumentos de Medición por Comparación
Calibres para roscas
Son similares a los calibres para ejes y para agujeros cilíndricos, nada más que vienen con roscas pasa y no pasa, para cada tipo de roscas interiores y exteriores. Tienen gran rigidez y las zonas de contacto son trabajadas y pulidas con gran precisión.
Roscas interiores Roscas Exteriores
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41Instrumentos de Medición por Comparación
Radios externos Radios internos
Calibres para radios
Son calibres para verificar perfiles. Son de acero laminado duro, inoxidable y satinado. Están construidos de diferentes radios, tanto para superficies circulares externas como internas.
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Sondas o Calibres de Espesores
Son delgadas hojas de acero que varían de espesor y sirven para medir ranuras estrechas, entalladuras o espacios entre superficies que no están en contacto pero sí muy cercanas. Están construidas generalmente de espesores de 0.05 a 0.50 mm, o desde 0,002 a 0,025 pulgadas. Forman un paquete que se despliega según la sonda que se desea utilizar.
Instrumentos de Medición por Comparación
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Peines o Calibres para Roscas
Consiste en un juego de plantillas, denominadas también cuenta hilos, que tienen la forma de las distintas roscas, tanto para interiores como para exteriores. Se construyen para roscas Métricas, Whithworth y SAE.
Instrumentos de Medición por Comparación
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¿Cómo se lee el Calibrador Vernier?
Sistema Internacional
Ejemplo 1
4. Operación y Mantenimiento
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Operación y Mantenimiento
Paso 1
Se localiza en que punto de la escala de la regleta se encuentra el CERO de la escala del nonio. Este punto indica el valor obtenido.Siempre se lee la graduación de la regleta más próxima a la izquierda del CERO del nonio.En el ejemplo el punto esta entre 43 mm. y 44 mm sobre la escala de la regleta.
Entonces la primera lectura será 43 mm.
Paso 2
Sobre la escala del nonio, se localiza la graduación que se encuentre alineada con una graduación de escala de la regleta.En este caso esta graduación es "6", entonces la lectura será 6/10 = 0.6 mm.
Paso Final
Se procede a sumar las dos lecturas obtenidas: 43 + 0.6 = 43.6 mm
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Ejemplo 2
Operación y Mantenimiento
Ejemplo 3
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Sistema Inglés
Ejemplo 1
Operación y Mantenimiento
Paso 1
El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 2 4/16 y 2 5/16 pulg, sobre la escala de la regleta
Entonces la lectura será 2 4/16 pulg.
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Operación y Mantenimiento
Paso 2
Sobre la escala del nonio, localice la graduación que se encuentre alineada con una graduación sobre la escala de la regleta.
Esta graduación es "6", lo que indica una lectura de 6/128 pulg
Paso Final
Sumando las dos lecturas se tiene:
Entonces la lectura correcta será: 2 19/64 pulg.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplo 2
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Operación y Mantenimiento
Paso 1
El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 4 3/16 y 4 4/16 pulg, sobre la escala de la regleta
Entonces la lectura será 4 3/16 pulg.
Paso 2
La graduación del nonio que se encuentra alineada con una graduación sobre la escala de la regleta es "4", lo que indica una lectura de 4/128 pulg
Paso Final
Sumando las dos lecturas se tiene:
4 3/16 + 4/128 = 4 24/128 + 4/128 = 4 28/128
La lectura será 4 7/32 pulg.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplo 3
Escalas en fracciones decimales
Paso 1
Leemos 2.400 pulg.
Paso 2
La graduación 18 sobre la escala del nonio está en línea con una graduación de la escala de la regleta, esta lectura es 18/1000 ó 0.018 pulg.
Paso final
2.400 + 0.018, entonces la lectura será 2.418 pulg.
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Operación y Mantenimiento
Recomendaciones Generales de Operación y Mantenimiento del Calibrador Vernier
Recomendaciones Generales previas a la Medición
El contacto de los picos es mejor cuando una banda uniforme de luz pasa a través de las superficies de medición.
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Operación y Mantenimiento
Coloque el calibrador hacia arriba sobre una superficie plana, con el medidor de profundidad hacia abajo, empuje este medidor, si las graduaciones cero en la regleta y la escala del nonio están desalineadas, el medidor de profundidad está anormal.
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Operación y Mantenimiento
Ajuste correcto de Calibrador sobre el objeto a medir
Coloque el objeto sobre el banco de trabajo, sostenga el calibrador en ambas manos, ponga el dedo pulgar sobre el botón y empuje las quijadas del nonio contra el objeto a medir, aplique sólo una fuerza suave.
Método correcto de manejar los calibradores
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Operación y Mantenimiento
Medición de Exteriores
Coloque el objeto tan profundo como sea posible entre las quijadas.
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Operación y Mantenimiento
Si la medición se hace al extremo de las quijadas, el cursor podría inclinarse resultando una medición inexacta.
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Operación y Mantenimiento
Sostenga el objeto a escuadra con las quijadas como se indica en la figura, de otra manera, no se obtendrá una medición correcta.
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Operación y Mantenimiento
Medición de Interiores
En esta medición es posible cometer errores a menos que se lleve a cabo ,muy cuidadosamente, introduzca los picos totalmente dentro del objeto que se va a medir, asegurando un contacto adecuado con las superficies de medición y tome la lectura.
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Operación y Mantenimiento
Es una buena práctica medir en ambas direcciones a-a y b-b en A-3 para asegurar una correcta medición.
Al medir el diámetro interior de un objeto, tome el valor máximo (A-3) al medir el ancho de una ranura tome el valor mínimo (B-3).
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Operación y Mantenimiento
Medición de agujeros pequeños
La medición de pequeños diámetros interiores es limitada, estamos expuestos a confundir el valor aparente "d" con el valor real "D".
El mayor valor "B" en la figura o el menor valor "D" es el error.
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Operación y Mantenimiento
Medición de profundidad
En la medición de la profundidad, no permita que el extremo del instrumento se incline, no deje de mantenerlo nivelado.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplos de métodos de medición, correctos e incorrectos.
La esquina del objeto es más o menos redonda, por lo tanto, gire la muesca de la barra de profundidad hacia la esquina.
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Operación y Mantenimiento
Tenga cuidado, no coloque ningún peso encima del calibrador, podría torcerse la regleta.
Almacenamiento adecuado del calibrador después de usarlo
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Operación y Mantenimiento
No golpee los extremos de las quijadas y picos ni los utilice como martillo.
No golpee los extremos de las quijadas
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Operación y Mantenimiento
No utilice el calibrador para medir algún objeto en movimiento.
No mida un objeto mientras esté en movimiento.
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Operación y Mantenimiento
¿Cómo se lee el Micrómetro?
Conocimientos para la lectura
La línea de revolución sobre la escala, está graduada en milímetros, cada pequeña marca abajo de la línea de revolución indica la mitad de la graduación superior, es decir 1/2 mm = 0.5 mm.
El micrómetro mostrado a continuación es para el rango de medición de 25 mm a 50 mm y su grado más bajo de graduación representa 25 mm.
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Operación y Mantenimiento
Un micrómetro con rango de 0 a 25 mm, tiene como graduación más baja el 0.
Una vuelta del manguito representa un movimiento de exactamente .5 mm a lo largo de la escala, la periferia del extremo cónico del manguito, está graduada en cincuentavos (1/50); con un movimiento del manguito a lo largo de la escala, una graduación equivale a .01 mm.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplos de Medición Sistema Internacional
Ejemplo 1
Paso 1
Lea la escala (I) sobre la línea de revolución. La lectura es 56 mm.
Paso 2
Vea si el extremo del manguito sobrepasa la marca 0.5 mm en la escala (II), si es así agregue entonces 0.5 mm (figura A)
Si no sobrepasa la marca de 0.5 mm, no agregue nada. (figura B)
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Operación y Mantenimiento
Paso 3
Observe en la escala (III) sobre el manguito, que graduación coincide con la línea de revolución. En nuestro caso la lectura será 0.47 mm.
Paso Final
La sumatoria de las lecturas obtenidas en los pasos 1, 2 y 3, será la medición final. Entonces será 56 + 0.5 + 0.47 = 56.97 mm
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Operación y Mantenimiento
Paso 1 37.
Paso 2 0.5
Paso 3 0.11
Paso 4 0.008 (visualmente)
Paso final 37.618 mm
Ejemplo 2
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Operación y Mantenimiento
La lectura es la siguiente:
Paso 1 7.
Paso 2 0.5
Paso 3 0.29
Paso 4 0.003
Paso final 7.793 mm
Ejemplo 3
El caso mostrado es para un micrómetro con un nonio.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplo 5
En un micrómetro tipo europeo, la escala del manguito está graduada en centésimas (1/100) para permitir la lectura directa 0.01 mm.
La lectura correcta es 5.93 mm.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplos de Medición Sistema Inglés
Micrómetro para medidas entre el rango de 2 a 3 pulgadas.
La escala bajo la línea de revolución está graduada en 0.025 pulg. En consecuencia, los dígitos 1, 2 y 3 sobre la línea de revolución representan 0.100, 0.200 y 0.300 pulgadas respectivamente.
El extremo cónico del manguito está graduado en veinticincoavos (1/25); por lo tanto una graduación del movimiento del manguito a lo largo de la escala graduada equivale a 0.001 pulg.
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Ejemplo 1
Operación y Mantenimiento
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Operación y Mantenimiento
Paso 1 y 2
Lea la escala sobre la línea de revolución, esta indica: 0.2 + 0.05 pulg.
Paso 3
Lea la graduación sobre el manguito que coincida con la línea de revolución de la escala. Esta es 21 es decir 0.021 pulg.
Paso final
La lectura correcta es el total de las lecturas en los pasos 1, 2 y 3.
0.2 + 0.05 + 0.021 = 0.271 pulg.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplo 2
Paso 1 2.3
Paso 2 0.05
Paso 3 0.011
Paso 4 0.0009 (visualmente)
Paso final 2.3619 pulg.
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Operación y Mantenimiento
Ejemplo 3
En el micrómetro provisto de nonio mostrado la lectura correcta es la siguiente.
Paso 1 0.1
Paso 2 0.025
Paso 3 0.018
Paso 4 0.0004 (con el nonio)
Paso final 0.1434 pulg.
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Operación y Mantenimiento
Recomendaciones Generales de Operación y Mantenimiento del Micrómetro
Limpieza del Micrómetro
El mantenimiento adecuado del micrómetro es esencial, antes de guardarlo, no deje de limpiar las superficies del husillo, yunque, y otras partes, removiendo el sudor, polvo y manchas de aceite, después aplique aceite anticorrosivo.
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Operación y Mantenimiento
Uso adecuado del Micrómetro
Para el manejo adecuado del micrómetro, sostenga la mitad del cuerpo en la mano izquierda, y el manguito o trinquete en la mano derecha, mantenga la mano fuera del borde del yunque.
Método correcto
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Operación y Mantenimiento
Inmediatamente antes de que el husillo entre en contacto con el objeto, gire el trinquete suavemente, con los dedos, cuando el husillo haya tocado el objeto de tres a cuatro vueltas ligeras al trinquete a una velocidad uniforme (el husillo puede dar 1.5 o 2 vueltas libres). Hecho esto, se ha aplicado una presión adecuada al objeto que se está midiendo.
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Operación y Mantenimiento
Si acerca la superficie del objeto directamente girando el manguito, el husillo podría aplicar una presión excesiva de medición al objeto y será errónea la medición.
Cuando la medición esté completa, despegue el husillo de la superficie del objeto girando el trinquete en dirección opuesta.
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Operación y Mantenimiento
Paralelismo de las superficies de medición
Verificación de la Alineación del Cero
Cuando el micrómetro se usa constantemente o de una manera inadecuada, el punto cero puede desalinearse. Si el instrumento sufre un golpe fuerte, el paralelismo y la planitud del husillo y el yunque, algunas veces se desajustan y el movimiento del husillo es anormal.
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Operación y Mantenimiento
El husillo debe moverse libremente.
El paralelismo y la planitud de las superficies de medición en el yunque deben ser correctas.
El punto cero debe estar en posición (si está desalineado siga las instrucciones para corregir el punto cero).
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Operación y Mantenimiento
Asegurar el contacto correcto entre el micrómetro y el objeto.
Es esencial poner el micrómetro en contacto correcto con el objeto a medir. Use el micrómetro en ángulo recto (90º) con las superficies a medir.
Métodos de medición
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Operación y Mantenimiento
Cuando se mide un objeto cilíndrico, es una buena práctica tomar la medición dos veces; cuando se mide por segunda vez, gire el objeto 90º.
No levante el micrómetro con el objeto sostenido entre el husillo y el yunque.
No levante un objeto con el micrómetro
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Operación y Mantenimiento
No gire el manguito hasta el límite de su rotación, no gire el cuerpo mientras sostiene el manguito.
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Operación y Mantenimiento
Como corregir el Punto Cero
Método 1
Cuando la graduación cero está desalineada.
Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque).
Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero de la escala graduada.
Gire la escala graduada para prolongarla y corregir la desviación de la graduación.
Verifique la posición cero otra vez, para ver si está en su posición.
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Operación y Mantenimiento
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Operación y Mantenimiento
Método 2
Cuando la graduación cero está desalineada dos graduaciones o más.
Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque)
Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero del trinquete, sostenga el manguito, gírelo del trinquete, sostenga el manguito, gírelo en sentido contrario a las manecillas del reloj.
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Operación y Mantenimiento
Empuje el manguito hacia afuera (hacia el trinquete), y se moverá libremente, relocalice el manguito a la longitud necesaria para corregir el punto cero.
Atornille toda la rosca del trinquete y apriételo con la llave.
Verifique el punto cero otra vez, y si la graduación cero está desalineada, corrijala de acuerdo al método 1.