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MetrologíaMetrología
JULIAN PORTOCARRERO HERMANNEMAVI2003
Procesos de ManufacturaProcesos de Manufactura
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“Cuando se puede medir aquello de que se habla y expresarlo en números se sabe algo acerca de ello; pero nuestro saber es deficitario e insatisfactorio mientras no somos capaces de expresarlo en números: lo demás puede significar el comienzo del conocimiento, pero nuestros conceptos apenas habrán avanzado en el camino de la Ciencia, cualquiera que sea la materia de que se trate”
Lord Kelvin (1824-1904)
MetrologíaMetrología
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La METROLOGÍA es la Ciencia que se ocupa de las mediciones y unidades de medida, así como de las constantes básicas en que estas se apoyan.
Su objeto es cuantificar una o varias magnitudes propias de un objeto o fenómeno físico o químico convirtiéndola en un valor cuantificable, mediante un sistema o proceso de medición
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La fabricación moderna no es posible sin la comprobación
MetrologíaMetrología
“Haciendo las cosas a ojo se obtienen medidas erróneas”
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Definiciones
• Medir: es comparar una magnitud física mediante un aparato de medida.
El resultado de la medición es la medida real y se determina como un múltiplo de una
unidad y se indica como el producto del valor numérico obtenido por la unidad de medida.
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Longitud = 5,3 m
10 2 3 4 5
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Definiciones
• Valor indicado: Es el marcado por el instrumento.• Valor verdadero: Teóricamente correcto.• Repetibilidad: Grado de concordancia de
diferentes mediciones bajo las mismas condiciones de medida.• Reproducibilidad: Grado de concordancia
de diferentes mediciones bajo distintas condiciones de medida.
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Definiciones
• Campo de medida: Rango de valores de medición para el que el instrumento es adecuado.• Resolución: Diferencia entre dos indicaciones sucesivas del instrumento de
medida (entre una medida y la que le sigue en el rango de medición).
• Estabilidad: Aptitud de un instrumento para conservar sus cualidades de medición con el tiempo
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Definiciones
• Calibrar: es comparar con un calibre la pieza que se desea comparar.El resultado de calibrar es establecer si las medidas de las piezas sobrepasan un limite establecido
• Calibre de Medida: sirven para comprobar las longitudes de las piezas.
• Calibre de Forma: sirven para comprobar la forma de las piezas.
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Evolución Histórica de los Sistemas de Unidades
El desarrollo comercial en el siglo XVI hace necesario el establecimiento de unidades concretas y bien definidas.
En Francia aparece en 1668 la Toesa, longitud de una barra de hierro empotrada en la fachada del Gran Chatelet de París.
Como unidad de masa se establece la Pila de Carlomagno, formada por 13 pesas de cobre empotradas una en otra.
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Evolución Histórica de los Sistemas de Unidades
El Sistema métrico decimal se implanta en Francia en 1491. Se define el metro como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre.
Se materializa en platino, junto con la unidad de masa (Kg) en 1499.
MetrologíaMetrología
Copia del metro patrón.
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Evolución Histórica de los Sistemas de Unidades
En 1869 se celebra la Convención del Metro, con la creación del BIMP.
Este organismo sustituye el antiguo metro. Se construyen 30 barras de platino e iridio, una de las cuales se toma como metro prototipo internacional. El resto se distribuye a los distintos países.
MetrologíaMetrología
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Evolución Histórica de los Sistemas de Unidades
Este patrón de longitud se sustituye en 1960 por la longitud de onda de una luz monocromática producida por una lámpara de kriptón.
MetrologíaMetrología
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El metro es la longitud igual a 1650463,43 veces la longitud de onda en el vacío de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles 2p10 y 5d5 del átomo de Kripton 86.
MetrologíaMetrologíaUnidad Fundamental de Longitud Sistema Métrico Decimal
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MetrologíaMetrología
Sistema Internacional de Unidades SI
ICONTEC determina como las Unidades Legales de Medida las del Sistema Internacional de Unidades adoptado por la Comisión General de Pesas y Medidas.
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Reglas prácticas de aplicación: • Los símbolos de las unidades SI, excepto el
Ω, se expresan con caracteres romanos y minúsculas, sin embargo, si dichos
símbolos corresponden a unidades derivadas de nombres propios, su letra inicial es mayúscula. • Los símbolos no van seguidos de punto, ni
toman la s para el plural.Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Reglas prácticas de aplicación: • El símbolo de la unidad sigue al símbolo del
prefijo sin espacio • El producto de los símbolos de dos o más
unidades se indica con preferencia por medio de un punto como símbolo de multiplicación • Los nombres de las unidades debidos a nombres propios de científicos deben escribirse con idéntica ortografía que el nombre de éstos, pero con minúscula inicial. Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Reglas prácticas de aplicación: • Los nombres de las unidades toman una s
en el plural, salvo que terminen en s, x o z.• En los números, la coma se utiliza sólo para
separar la parte entera de la decimal. Para facilitar la lectura, se recomienda dividir los números en grupos de tres cifras; estos
grupos no se separan jamás por puntos ni por comas. La separación en grupos no se utiliza para los números de cuatro cifras que
designan un año.Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Reglas prácticas de aplicación: • Los múltiplos y submúltiplos decimales de
las unidades del SI se forman con prefijos que anteceden sin espacio al símbolo de la unidad
• Deben evitarse expresiones incorrectas: 21 x 32 cm, ppm
• Deben evitarse abreviaturas incorrectas como: seg, cc.
Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrología
Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
Sistema Internacional de Unidades SI
Unidades Básicas: Magnitud Nombre Símbolo Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Intensidad de corriente eléctrica ampére ATemperatura termodinámica kelvin KIntensidad luminosa candela cdCantidad de sustancia mol mol
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Definición Unidades Básicas:
• Metro: El metro es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
• Kilogramo: El kilogramo es la unidad de masa y es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Definición Unidades Básicas:
• Segundo: El segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación
correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
• Kelvin: El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Definición Unidades Básicas:
• Ampère: El ampère es la intensidad de una corriente constante que, manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilineos, de longitud infinita, de sección circular
despreciable y situados a una distancia de 1 metro uno de otro, en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual 2 x 10-7 newton por metro de longitud.Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrologíaSistema Internacional de Unidades SI
Definición Unidades Básicas:
• Mol: El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012
kilogramos de carbono 12. • Candela: La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hertz y cuya intensidad energética en dicha
dirección es 1/683 watt por estereorradián.Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
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MetrologíaMetrología
Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
Sistema Internacional de Unidades SI
Unidades Derivadas: Unidades derivadas sin dimensiónMagnitud Nombre Símbolo Ángulo plano radián radÁngulo sólido estereorradián sr
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MetrologíaMetrología
Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
Sistema Internacional de Unidades SI
Unidades Derivadas: Unidades derivadas expresadas a partir de unidades básicas y derivadas sin dimensiónMagnitud Nombre Símbolo Superficie metro cuadrado m2
Volumen metro cúbico m3
Velocidad metro por segundo m/sAceleración metro por segundo
cuadrado m/s2
Número de metro a la potenciaOndas menos uno m-1
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Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
Sistema Internacional de Unidades SI
Unidades Derivadas: Unidades derivadas expresadas a partir de unidades básicas y derivadas sin dimensiónMagnitud Nombre Símbolo Densidad kilogramo por metro
cúbico kg/m3
Caudal en metro cúbico porVolumen segundo m3/sCaudal kilogramo por Másico segundo kg/s
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MetrologíaMetrología
Tomado de: http://www.geocities.com/loorenzo_es/tc2.htm
Sistema Internacional de Unidades SI
Unidades Derivadas:
Unidades derivadas expresadas a partir de unidades básicas y derivadas sin dimensiónMagnitud Nombre Símbolo Velocidad radián por angular segundo rad/sAceleración radián por angular segundo cuadrado rad/s2
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MetrologíaMetrología
Tomado de: METROLOGÍA Tecnología Mecánica II E.U.I.T.I.Z. Curso 2002-2003
Sistema Internacional de Unidades SI
Múltiplos y Submúltiplos:
MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOSPrefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo FactorDeca D 10 deci d 10-1
Hecto H 102 centi c 10-2
Kilo K 103 mili m 10-3
Mega M 106 micro µ 10-6
Giga G 109 nano n 10-9
Tera T 1012 Pico p 10-12
Peta P 1015 femto f 10-15
Exa E 1018 atto a 10-18
Zetta Z 1021 zepto z 10-21
Yotta Y 1024 yocto y 10-24
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MetrologíaMetrología
Tomado de: METROLOGÍA Tecnología Mecánica II E.U.I.T.I.Z. Curso 2002-2003
Elementos del Sistema de Medición
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Clasificación de procesos de medición
Según aplicación
Medición → resultado cuantitativo acerca deuna propiedad continua
Picture 6
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Clasificación de procesos de medición
Según aplicación
Comprobación o verificación→ Respuesta lógica o clase
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Clasificación de procesos de medición
Según aplicación
Verificación de MH → Mide errores característicos de la máquina herramienta
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MetrologíaMetrologíaClasificación de procesos de medición
Según aplicación
Ensayo → Determina el resultado de acciones exteriores experimentales.
Ej. Ensayo de dureza Rockwell
120º
t
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MetrologíaMetrología
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Clasificación de procesos de medición
Según la naturaleza de la medida
Medida directa. → Se compara una magnitud con otra de la misma clase tomada como patrón Picture 6
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MetrologíaMetrología
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Clasificación de procesos de medición
Según la naturaleza de la medida
Medida indirecta. →Se determina el valor de una magnitud por medio de la medida de otras magnitudes diferentes, considerando la ley que las relaciona.
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Clasificación de procesos de medición
Según el método de medida
Medida por desviación. → El valor de la magnitud a medir queda determinado por la lectura en un dispositivo indicador
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MetrologíaMetrología
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Clasificación de procesos de medición
Según el método de medida
Medida por cero u oposición. → Los efectos causados sobre el indicador por el mensurando y por una magnitud patrón se equilibran, lo que permite calcular el valor del patrónEjemplo: Medición mediante balanza de dos platillos, en la que se busca el equilibrio del fiel y se identifica el peso del mensurando (platillo 1) y el del patrón (pesas en el platillo 2)
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Clasificación de procesos de medición
Según el método de medida
Medida por comparación. → Se obtiene el resultado como diferencia, en general muy pequeña, entre el valor del mensurado y del patrón.
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MetrologíaMetrología
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Instrumentos de medición
Fundamentos
El conjunto de dispositivos situados entre la pieza a medir y el resultado final de la medición, constituyen la cadena de medición.
Captador
Amplificador
Registrador
IndicadorEn general,dicha cadena contieneestos elementos así ordenados
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MetrologíaMetrología
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Instrumentos de medición
La cadena de medición
• Captador: Toma la señal de entrada y la transforma en una señal capaz de entrar al
siguiente elemento.• Amplificador: Amplifica la señal • Indicador: Presenta una señal perceptible por
el operador• Registrador: Permite conservar los resultados de la medición
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Instrumentos de medición
La cadena de medición
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por categoría metrológica.
Patrones de calibración: ejemplo => Bloques patrón longitudinales, utilizados para materializar longitudes con precisión
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por categoría metrológica.
Máquinas de medición:ejemplo => máquina de medir por coordenadas (MMC)
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por categoría metrológica.
Instrumentos portátiles:ejemplo => pie de rey para la medida directa de longitudes
Picture 6
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MetrologíaMetrología
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por categoría metrológica.
Calibres de medida por atributos:ejemplo => calibre de límites lisos utilizado para comprobar el diámetro de un orificio cilíndrico
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por categoría metrológica.
Accesorios de medida: Ejemplo => prismas en V; usados como soporte en el control de piezas cilíndricas.
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Mecánico:
• Palanca • Tornillo• Engranaje• Cuña• Deformación elástica
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Tomado de: METROLOGÍA Tecnología Mecánica II E.U.I.T.I.Z. Curso 2002-2003
Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Neumático:
• Variación de caudal • Variación de presión
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: PalancaEjemplo: Minímetro. El movimiento se transmite desde el palpador hasta la palanca de amplificación, solidaria de la aguja indicadora. Un resorte mantiene la palanca en contacto con el apoyo móvil
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: Palanca
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: TornilloUn giro de un tornillo en el interior de una tuerca provoca su avance longitudinal. Por cada vuelta, el tornillo avanza una longitud igual al paso de rosca
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: Tornillo
Ejemplo: Micrómetro de exteriores
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: Engrane
Ejemplo: Comparador mecánico. Una cremalleraprovoca con su desplazamiento longitudinal el giro de un tren de engranajes, que arrastra por fin a la aguja indicadora.
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: Engrane
Ejemplo: Comparador mecánico.
Picture 7
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: Cuña
Un avance longitudinal, en función del ángulo, dará lugar a un avance transversal diferente, o a la inversa.
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: CuñaEjemplo: Micrómetro de interiores de tres contactos. Se produce una amplificación mixta tornillo cuña. El avance del cilindro micrométrico, solidario de la cuña provoca el movimiento radial y simultáneo de los topes.
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: CuñaEjemplo: Micrómetro de interiores de tres contactos.
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: Deformación elásticaEjemplo: Microkator (amplificación mixta por deformación elástica / palanca). Al accionar el palpador el giro de la palanca obliga a rotar a la banda elástica de acero, y con ella a la aguja indicadora.
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Clasificación de Instrumentos de medida
Clasificación por sistema de amplificación.
Amplificación mecánica: Deformación elásticaEjemplo: Microkator (amplificación mixta por deformación elástica / palanca).