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MetrologíaMetrología

JULIAN PORTOCARRERO HERMANNEMAVI2003

Procesos de ManufacturaProcesos de Manufactura

“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)


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


La fabricación moderna no es posible sin la comprobación


“Haciendo las cosas a ojo se obtienen medidas erróneas”

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.


Longitud = 5,3 m

10 2 3 4 5

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.


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


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.


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.



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.


Copia del metro patrón.


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.



Este patrón de longitud se sustituye en 1960 por la longitud de onda de una luz monocromática producida por una lámpara de kriptón.


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


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.

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


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


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


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




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


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



• 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



• 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



• 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




Unidades Derivadas: Unidades derivadas sin dimensiónMagnitud Nombre Símbolo Ángulo plano radián radÁngulo sólido estereorradián sr




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




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




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


Tomado de: METROLOGÍA Tecnología Mecánica II E.U.I.T.I.Z. Curso 2002-2003


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



Elementos del Sistema de Medición



Clasificación de procesos de medición

Según aplicación

Medición → resultado cuantitativo acerca deuna propiedad continua

Picture 6




Según aplicación

Comprobación o verificación→ Respuesta lógica o clase




Según aplicación

Verificación de MH → Mide errores característicos de la máquina herramienta

MetrologíaMetrologíaClasificación de procesos de medición

Según aplicación

Ensayo → Determina el resultado de acciones exteriores experimentales.

Ej. Ensayo de dureza Rockwell

120º

t




Según la naturaleza de la medida

Medida directa. → Se compara una magnitud con otra de la misma clase tomada como patrón Picture 6




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.




Según el método de medida

Medida por desviación. → El valor de la magnitud a medir queda determinado por la lectura en un dispositivo indicador





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)





Medida por comparación. → Se obtiene el resultado como diferencia, en general muy pequeña, entre el valor del mensurado y del patrón.



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




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




La cadena de medición



Clasificación de Instrumentos de medida

Clasificación por categoría metrológica.

Patrones de calibración: ejemplo => Bloques patrón longitudinales, utilizados para materializar longitudes con precisión





Máquinas de medición:ejemplo => máquina de medir por coordenadas (MMC)





Instrumentos portátiles:ejemplo => pie de rey para la medida directa de longitudes

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Calibres de medida por atributos:ejemplo => calibre de límites lisos utilizado para comprobar el diámetro de un orificio cilíndrico





Accesorios de medida: Ejemplo => prismas en V; usados como soporte en el control de piezas cilíndricas.




Clasificación por sistema de amplificación.

Mecánico:

• Palanca • Tornillo• Engranaje• Cuña• Deformación elástica





Neumático:

• Variación de caudal • Variación de presión





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





Amplificación mecánica: Palanca





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





Amplificación mecánica: Tornillo

Ejemplo: Micrómetro de exteriores





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.





Amplificación mecánica: Engrane

Ejemplo: Comparador mecánico.

Picture 7





Amplificación mecánica: Cuña

Un avance longitudinal, en función del ángulo, dará lugar a un avance transversal diferente, o a la inversa.





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.





Amplificación mecánica: CuñaEjemplo: Micrómetro de interiores de tres contactos.





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.





Amplificación mecánica: Deformación elásticaEjemplo: Microkator (amplificación mixta por deformación elástica / palanca).

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