metrologia dimensional

Metrología Metrología

DimensionalDimensional

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MetrologíaMetrología

Metrología es la ciencia de la medición, y se relaciona Metrología es la ciencia de la medición, y se relaciona con seis cantidades fundamentales:con seis cantidades fundamentales:

Longitud.Longitud.

Masa.Masa.

Tiempo.Tiempo.

Corriente eléctrica.Corriente eléctrica.

Temperatura.Temperatura.

Radiación luminosa.Radiación luminosa.


Metrología Unidades BaseMetrología Unidades Base

Longitud.Longitud.

Masa.Masa.

Tiempo.Tiempo.

Corriente eléctrica.Corriente eléctrica.

Temperatura.Temperatura.

Radiación luminosa.Radiación luminosa.

MetroMetro

KilogramoKilogramo

SegundoSegundo

AmpereAmpere

KelvinKelvin

CandelaCandela

mm

Kg.Kg.

ss

AA

KK

cdcd


Metrología de ManufacturaMetrología de Manufactura

En metrología de manufactura, nuestro principal interés En metrología de manufactura, nuestro principal interés es la medición de la longitud y sus diversas formas de es la medición de la longitud y sus diversas formas de manifestarse en una parte o producto.manifestarse en una parte o producto.

Longitud.Longitud.

Ancho.Ancho.

Profundidad.Profundidad.

Diámetro.Diámetro.

Rectitud.Rectitud.

Redondez.Redondez.

Aspereza.Aspereza.



MediciónMedición:: es un procedimiento en el cual se es un procedimiento en el cual se

compara una cantidad desconocida con un compara una cantidad desconocida con un

estándar conocido, usando un sistema de estándar conocido, usando un sistema de

unidades aceptado y consistente.unidades aceptado y consistente.



La La mediciónmedición puede implicar ya sea una simple puede implicar ya sea una simple

regla lineal para establecer la escala de la regla lineal para establecer la escala de la

longitud de una parte o una medición compleja longitud de una parte o una medición compleja

de fuerza contra deflexión.de fuerza contra deflexión.



La La inspeccióninspección es un procedimiento en el cual es un procedimiento en el cual

se examina alguna característica de una parte o se examina alguna característica de una parte o

producto, tal como una dimensión, para producto, tal como una dimensión, para

determinar si se apega o no a la especificación determinar si se apega o no a la especificación

del diseño.del diseño.



InspecciónInspección


Métodos de calibraciónMétodos de calibración

Técnicas de mediciónTécnicas de medición

Principios de MediciónPrincipios de Medición

Se aplican ciertos conceptos y principios en Se aplican ciertos conceptos y principios en

prácticamente todas las mediciones, las mas prácticamente todas las mediciones, las mas

importantes son la importantes son la EXACTITUDEXACTITUD y la y la

PRECISIONPRECISION..



EXACTITUDEXACTITUD es el grado en que un valor es el grado en que un valor

medido coincide con el valor verdadero de medido coincide con el valor verdadero de

la cantidad que nos interesala cantidad que nos interesa..

Cero errores sistemáticosCero errores sistemáticos



Errores Sistemáticos Errores Sistemáticos son desviaciones son desviaciones

positivas o negativas del valor verdadero positivas o negativas del valor verdadero

que son consistentes de una medición a la que son consistentes de una medición a la

siguiente.siguiente.



Precisión Precisión es el grado en que se puede es el grado en que se puede

repetir el proceso de medición.repetir el proceso de medición.

Una buena precisión significa que se Una buena precisión significa que se

reducen al mínimo los errores aleatorios reducen al mínimo los errores aleatorios

en el procedimiento de medición.en el procedimiento de medición.


Errores debido a la participación Errores debido a la participación

humana:humana:

Variaciones en la preparación.Variaciones en la preparación.

Lectura imprecisa de la escala.Lectura imprecisa de la escala.

Aproximaciones redondeadas.Aproximaciones redondeadas.




Elementos no humanos que contribuyen Elementos no humanos que contribuyen

al error:al error:

Cambios de temperatura.Cambios de temperatura.

Desgaste gradual.Desgaste gradual.

Desajustes.Desajustes.


Incertidumbre en la mediciónIncertidumbre en la medición

Se empieza a conocer un concepto cuando se le cuantifica.Se empieza a conocer un concepto cuando se le cuantifica.

La incertidumbre se estima, no es una cuantificación exacta.La incertidumbre se estima, no es una cuantificación exacta.

Toda medición incluye una estimación del valor, así como de Toda medición incluye una estimación del valor, así como de su incertidumbre.su incertidumbre.

El nivel de incertidumbre adecuado depende de las El nivel de incertidumbre adecuado depende de las necesidades del cliente.necesidades del cliente.

El resultado de una medición depende de todo el sistema de El resultado de una medición depende de todo el sistema de medición.medición.



¿Por que medir bien?¿Por que medir bien?

• Incrementamos la confianza de nuestros Incrementamos la confianza de nuestros

clientes.clientes.

• Disminuimos los costos de calidad.Disminuimos los costos de calidad.

• Toma de mejores decisiones.Toma de mejores decisiones.



Al no medir bien:Al no medir bien:

• No se cumplen con los estándares de calidad.No se cumplen con los estándares de calidad.

• Se incrementan los costos.Se incrementan los costos.

• Perdida de imagen y credibilidad.Perdida de imagen y credibilidad.

• Se toman decisiones equivocadas.Se toman decisiones equivocadas.

• Perdida de utilidad.Perdida de utilidad.Trainig and Manufacturing Services

Requisitos de metrología de Requisitos de metrología de acuerdo con QS 9000acuerdo con QS 9000

Control del equipo de Inspección, Medición y Prueba Control del equipo de Inspección, Medición y Prueba

• Bases para seleccionar un método para calcular Bases para seleccionar un método para calcular incertidumbre: conocimiento técnico sólido sobre el sistema incertidumbre: conocimiento técnico sólido sobre el sistema total de medición, las condiciones de operación y los usos de los total de medición, las condiciones de operación y los usos de los resultados de medición.resultados de medición.

• Realización de estudios estadísticos adecuados para analizar la Realización de estudios estadísticos adecuados para analizar la variación presente en los resultados de los equipos de medición variación presente en los resultados de los equipos de medición y prueba.y prueba.

• Métodos analíticos MSA: exactitud, linealidad, estabilidad, Métodos analíticos MSA: exactitud, linealidad, estabilidad, repetibilidad y reproductibilidad. repetibilidad y reproductibilidad.


Evaluación del Sistema de MediciónEvaluación del Sistema de Medición

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Las mediciones deben ser:Las mediciones deben ser:

• RelevantesRelevantes

• EstablesEstables

• CapacesCapaces


Para lograr un sistema de medición capaz Para lograr un sistema de medición capaz

se necesita:se necesita:

• Reducir la distancia entre el promedio de las Reducir la distancia entre el promedio de las

lecturas reales y el valor verdadero.lecturas reales y el valor verdadero.

• Reducir la variación alrededor del Reducir la variación alrededor del

promedio.promedio.



MEDICIONMEDICION

• Principio: base científica.Principio: base científica.

• Método: secuencia lógica de operaciones Método: secuencia lógica de operaciones utilizadas para la ejecución de la medición.utilizadas para la ejecución de la medición.

• Procedimiento: operaciones especificas para Procedimiento: operaciones especificas para realizar una medición particular de acuerdo a realizar una medición particular de acuerdo a un método dado.un método dado.


Errores en la MediciónErrores en la Medición

Al hacer mediciones, las lecturas que se Al hacer mediciones, las lecturas que se

obtienen nunca son exactamente iguales, obtienen nunca son exactamente iguales,

aun cuando las efectué la misma persona, aun cuando las efectué la misma persona,

sobre la misma pieza, con el mismo sobre la misma pieza, con el mismo

instrumento, el mismo método y el mismo instrumento, el mismo método y el mismo

ambiente (repetibilidad).ambiente (repetibilidad).



Si las mediciones las hacen diferentes Si las mediciones las hacen diferentes

personas con distintos instrumentos o personas con distintos instrumentos o

métodos o en ambientes diferentes, métodos o en ambientes diferentes,

entonces las variaciones en las lecturas entonces las variaciones en las lecturas

son mayores (reproducibilidad).son mayores (reproducibilidad).



Los errores surgen debido a la Los errores surgen debido a la

imperfección de los sentidos, de los imperfección de los sentidos, de los

medios, de la observación, de las teorías medios, de la observación, de las teorías

que se aplican, de los aparatos de que se aplican, de los aparatos de

medición, de las condiciones ambientales medición, de las condiciones ambientales

y de otras causas.y de otras causas.



En una serie de lecturas sobre una misma En una serie de lecturas sobre una misma

dimensión constante, la inexactitud o dimensión constante, la inexactitud o

incertidumbre es la diferencia entre los incertidumbre es la diferencia entre los

valores máximo y mínimo obtenidos.valores máximo y mínimo obtenidos.

Incertidumbre = valor max. – valor min.Incertidumbre = valor max. – valor min.



El error absoluto es la diferencia entre el El error absoluto es la diferencia entre el

valor medido y el valor valor medido y el valor

convencionalmente verdadero convencionalmente verdadero

correspondiente.correspondiente.

Error absoluto = valor leído – valor Error absoluto = valor leído – valor

convencionalmente verdaderoconvencionalmente verdadero



Sea, por ejemplo un remache cuya longitud es Sea, por ejemplo un remache cuya longitud es de 5.4mm y se mide 5 veces sucesivas, de 5.4mm y se mide 5 veces sucesivas, obteniéndose las siguientes lecturas:obteniéndose las siguientes lecturas:

5.5; 5.6; 5.5; 5.6; 5.3 mm5.5; 5.6; 5.5; 5.6; 5.3 mm

La incertidumbre será:La incertidumbre será:

Incertidumbre = ?Incertidumbre = ?



Incertidumbre = 5.6 - 5.4 = 0.3 mmIncertidumbre = 5.6 - 5.4 = 0.3 mm

Los errores absolutos de cada lectura serán:Los errores absolutos de cada lectura serán:

0.1; 0.2; 0.1; 0.2; -0.1 mm0.1; 0.2; 0.1; 0.2; -0.1 mm

El signo nos indica si la lectura es mayor o El signo nos indica si la lectura es mayor o menor que el valor convencionalmente menor que el valor convencionalmente verdadero. verdadero.


Clasificación de los Errores Clasificación de los Errores

Atendiendo el origen donde se produce el error, puede Atendiendo el origen donde se produce el error, puede hacerse una clasificación general de estos en:hacerse una clasificación general de estos en:

Errores causados por el instrumento de mediciónErrores causados por el instrumento de medición

Errores causados por el operadorErrores causados por el operador

Errores causados por el método de mediciónErrores causados por el método de medición

Errores causados por el medio ambiente en que se Errores causados por el medio ambiente en que se realiza la medición.realiza la medición.

Errores por el Instrumento o Equipo de Errores por el Instrumento o Equipo de MediciónMedición

La causa de los errores atribuibles al La causa de los errores atribuibles al

instrumento, puede deberse a defectos de instrumento, puede deberse a defectos de

fabricación. Estos pueden ser fabricación. Estos pueden ser

deformaciones , falta de linealidad, deformaciones , falta de linealidad,

imperfecciones mecánicas, falta de imperfecciones mecánicas, falta de

paralelismo.paralelismo.


Errores del operador o por el método Errores del operador o por el método de mediciónde medición

Muchas de las causas del error aleatorio de deben Muchas de las causas del error aleatorio de deben por ejemplo: Falta de agudeza visual, descuido, por ejemplo: Falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etc.cansancio, alteraciones emocionales, etc.

Otro tipo de errores son debidos al método o Otro tipo de errores son debidos al método o procedimiento con que se efectúa la medición, el procedimiento con que se efectúa la medición, el principal es la falta de un método definido y principal es la falta de un método definido y documentado.documentado.


Error por el uso de instrumentos no Error por el uso de instrumentos no calibradoscalibrados

Instrumentos no calibrados o cuya fecha de Instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración esta vencida, así como calibración esta vencida, así como instrumentos sospechosos de presentar instrumentos sospechosos de presentar alguna anormalidad en su alguna anormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para funcionamiento no deben utilizarse para para realizar mediciones hasta que no para realizar mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su sean calibrados y autorizados para su uso.uso.


Error por la fuerza ejercida al efectuar Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones.mediciones.

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


Error por instrumento inadecuadoError por instrumento inadecuado

Antes de realizar cualquier medición es Antes de realizar cualquier medición es

necesario determinar cual es el necesario determinar cual es el

instrumento o equipo de medición mas instrumento o equipo de medición mas

adecuado para la aplicación de que se adecuado para la aplicación de que se

trate. A demás de la fuerza de medición, trate. A demás de la fuerza de medición,

debe tenerse presente otros factores tales debe tenerse presente otros factores tales

como: como:



Cantidad de piezas por medirCantidad de piezas por medir

Tipo de mediciónTipo de medición

Externa Externa

Interna Interna

AlturaAltura

ProfundidadProfundidad

Tamaño de la pieza y exactitud deseadaTamaño de la pieza y exactitud deseada



Existen una gran variedad de instrumentos Existen una gran variedad de instrumentos y equipos de medición, abarcando desde y equipos de medición, abarcando desde un simple calibrador vernier hasta la un simple calibrador vernier hasta la avanzada tecnología de las máquinas de avanzada tecnología de las máquinas de medición por coordenadas de control medición por coordenadas de control numérico, comparadores ópticos, numérico, comparadores ópticos, micrómetros laser y rugosimetros, entre micrómetros laser y rugosimetros, entre otros. otros.



Cuando se miden las dimensiones de una pieza de Cuando se miden las dimensiones de una pieza de trabajo la exactitud de la medida depende del trabajo la exactitud de la medida depende del instrumento de medición elegido. Por ejemplo si se ha instrumento de medición elegido. Por ejemplo si se ha de medir el diámetro exterior de un producto de de medir el diámetro exterior de un producto de hierro fundido, un calibrador vernier seria hierro fundido, un calibrador vernier seria suficiente; sin embargo, si se va a medir un perno suficiente; sin embargo, si se va a medir un perno patrón, aunque tenga el mismo diámetro del ejemplo patrón, aunque tenga el mismo diámetro del ejemplo anterior , ni siquiera un micrómetro de exteriores anterior , ni siquiera un micrómetro de exteriores tendría la exactitud suficiente para este tipo de tendría la exactitud suficiente para este tipo de aplicaciones, por tanto debe usarse un equipo de aplicaciones, por tanto debe usarse un equipo de mayor exactitud. mayor exactitud.



Se recomienda que al razón de tolerancia de una Se recomienda que al razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o valor de mínima división de un instrumento sea valor de mínima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a 1 en el peor de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. de los casos.

Si no es así la tolerancia se combina con el error de Si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo tanto un elemento bueno puede medición y por lo tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.diagnosticarse como defectuoso y viceversa.


Error por puntos de apoyoError por puntos de apoyo

Especialmente en los instrumentos de gran Especialmente en los instrumentos de gran

longitud, la manera como se apoya el longitud, la manera como se apoya el

instrumento provoca errores de lectura. instrumento provoca errores de lectura.

En estos casos deben de usarse puntos de En estos casos deben de usarse puntos de

apoyo especiales, como los puntos Airy o apoyo especiales, como los puntos Airy o

los puntos Bassellos puntos Bassel



Para ciertas pieza resulta muchas veces Para ciertas pieza resulta muchas veces

conveniente indicar el tamaño de las conveniente indicar el tamaño de las

áreas sobre los que se deben apoyaráreas sobre los que se deben apoyar


Error método de sujeción del Error método de sujeción del InstrumentoInstrumento

En la figura se muestra un indicador de caratula En la figura se muestra un indicador de caratula que sesta sujeto a una distancia muy grande del que sesta sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición la fuerza ejercida soporte y al hacer la medición la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo.provoca una desviación del brazo.


Error método de sujeción del Error método de sujeción del InstrumentoInstrumento

La mayor parte del error se debe a la deflexión del La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minimizarlo se debe brazo, no del soporte; para minimizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo mas cerca colocar siempre el eje de medición lo mas cerca posible del eje del soporte.posible del eje del soporte.


Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumento puede evitarse teniendo en mente la ley de instrumento puede evitarse teniendo en mente la ley de Abbe: la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje Abbe: la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento.de medición es el mismo del eje del instrumento.

Error por DistorsiónError por Distorsión


Este error ocurre a la posición incorrecta del Este error ocurre a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual esta en del instrumento de medición, la cual esta en un plano diferente.un plano diferente.

Error de paralajeError de paralaje


Este error lo provoca la colocación incorrecta Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras de medición de los de las caras de medición de los instrumentos, con respecto de las piezas por instrumentos, con respecto de las piezas por medir .medir .

Error de posiciónError de posición


Instrumentos de medición y calibradores convencionales

En esta sección, consideraremos los diversos instrumentos y calibradores que se operan en forma manual y que se usan para medir dimensiones tales como:

Longitud Profundidad Diámetro


Bloques calibradores de precisiónBloques calibradores de precisiónLos bloques de calibradores de precisión son los estándares contra los que se comparan otros instrumentos y calibradores de medición de dimensiones

En general, los bloques de calibración tienen forma cuadrada o rectangular.


Bloques calibradores de precisiónBloques calibradores de precisiónLa superficie de medición tiene un acabado considerado dimensionalmente exacto y paralelo hasta dentro de varias millonésimas de pulgada.

El grado mas alto , el estándar maestro de laboratorio, posee una tolerancia de 0.000 001 pulg. (0.000 03 mm)


Bloques calibradores de precisiónBloques calibradores de precisiónDependiendo del grado de dureza y del precio que el usuario este dispuesto a pagar, es posible hacer bloques de calibración de varios materiales duros.

Acero para herramienta Acero laminado con cromo Carburo de cromo Carburo de tungsteno


Bloques calibradores de precisiónBloques calibradores de precisiónExisten bloque de calibración disponibles en ciertos tamaños estándares en juegos.Los tamaños de un bloque de calibración en un conjunto se determinan en forma sistemática para que puedan apilarse con el propósito de obtener virtualmente cualquier dimensión deseada.


Bloques calibradores de precisiónBloques calibradores de precisiónLos bloques de calibración y otros instrumentos de alta precisión en condiciones de temperatura estándar y otros factores que podrían afectar adversamente la medición.Por medio de un acuerdo Internacional, se estableció que la temperatura estándar es de 20 ºC (68 ºF)


Bloques calibradores de precisiónBloques calibradores de precisión

Si se usan bloques de calibración u otros instrumentos de medición en un ambiente de fabrica, en donde la temperatura difiere de este estándar, se requiere correcciones en relación con la expansión contracción térmica.


Coeficiente de Expansión TérmicaCoeficiente de Expansión Térmica


Bloques calibradores de precisiónBloques calibradores de precisión

Como ejemplo, considérese una pieza de acero que mide 100.00 mm de diámetro cuando esta a 10 ºC y se desea saber cuanto medirá a la temperatura de referencia de 20 ºC


Instrumentos de Medición para Instrumentos de Medición para dimensiones linealesdimensiones lineales



Los instrumentos de medición se dividen en dos: Graduados No graduados

Los graduados incluyen un conjunto de marcadores (llamadas graduaciones) sobre una escala lineal o angular, contra la cual puede compararse la característica sujeta a medición del objeto.



Un calibrador no graduado consta de dos patas unidas mediante un mecanismo articulado.

Los extremos de las patas están hechos para entrar en contacto con la superficie del objeto que se mide y la articulación esta diseñada para sostener las patas en posición durante el uso.



Los dispositivos de medición no graduados no posean tal escala y se usan para hacer comparaciones entre las dimensiones y efectuar su medición mediante un dispositivo graduado.

El mas simplificado de los dispositivos de medición es la regla (hecha de acero)



Calibrador VernierEl calibrador Vernier es un instrumento de

medicion directa.La escala Vernier la invento Petrus Nonius (1492-

1577), matemático portugués por lo que se le denomino nonio. El diseño actual de la escala deslizante debe su nombre al francés Pierre Vernier (1580-1637)


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