Instrumentos de Mediciones Mecánicas

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Curso de capacitación sobre instrumentos para mediciones mecánicas

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 1

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 2

Índice Introducción ..........................................................................................................................................3

Instrumentos de Medición y Comparación ...........................................................................................4

Clasificación de los Instrumentos de Medición en Metrología Dimensional .........................................5

Regla Milimetrada.................................................................................................................................6

Calibres.................................................................................................................................................8

Diferentes Tipos de Calibres ................................................................................................................11

Precauciones cuando se mide con un calibre ......................................................................................14

Micrómetros..........................................................................................................................................16

Mediciones por el sistema inglés..........................................................................................................18

Uso de los micrómetros ........................................................................................................................19

Causas de errores de los micrómetros.................................................................................................19

Distintos Tipos de Micrómetros ............................................................................................................19

Cuidados básicos durante la utilización de micrómetros ......................................................................21

Goniómetros .........................................................................................................................................26

Medición indirecta por comparación .....................................................................................................27

Comparadores de amplificación mecánica...........................................................................................28

Construcción básica de los indicadores de carátula.............................................................................29

Mecanismo de amplificación en indicadores de carátula......................................................................30

Medición con indicadores de carátula ..................................................................................................31

Soportes ...............................................................................................................................................33

Palanca del levantamiento y tornillo de fijación del anillo .....................................................................34

Puntas de Contacto ..............................................................................................................................35

Cuidados generales requeridos al utilizar comparadores.....................................................................36

Errores en la medición..........................................................................................................................41

Variaciones producidas en una medición .............................................................................................49

Conclusiones para garantizar la corrección de la medición..................................................................51

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Instrumentos de mediciones mecánicos INTRODUCCION

No cometas injusticia en los juicios, ni en las medidas de longitud, de peso o de capacidad: tened balanza justa, medida justa y sextario justo.

Levítico 19, 35-36.

Desde la aparición del ser humano sobre la Tierra surgió la necesidad de contar y medir. No es

posible saber cuándo surgen las unidades para contar y medir, pero la necesidad de hacerlo aporta

ingredientes básicos que requiere la metrología, como mínimo, para desarrollar su actividad

fundamental como ciencia que estudia los sistemas de unidades, los métodos, las normas y los

instrumentos para medir.

Metrología [ Metron = Medida, Logos = Tratado]

De acuerdo con sus raíces la metrología esta relacionada con todas y cada una de las

actividades de la humanidad. Y ayuda a todas las ciencias existentes para facilitar su entendimiento,

aplicación, evaluación y desarrollo, habiendo estado ligada al hombre desde, su creación o aparición

sobre la faz de la tierra.

Hoy en día contamos con el Sistema Internacional de Unidades (SI), que es una versión

modernizada del sistema métrico establecido por acuerdo internacional. Suministra un marco lógico

interconectado con todas las mediciones de la ciencia, industria y comercio.

Antiguamente, un experimento en esencia no había tenido nada, o muy poco, acerca de la

cuantificación. Por muchos siglos, sin embargo, el hombre ha sentido la urgencia de describir sus

experimentos en términos numéricos, en otras palabras, hacer mediciones.

En la actualidad, un experimento físico que no involucre medición es considerado poco valioso.

El metrólogo experimentador siente que él realmente no entiende como avanzan las cosas si la

pregunta ¿cuánto?, no tiene respuesta. En cada laboratorio, taller, línea de producción, y casi

dondequiera, es posible encontrar aparatos o dispositivos con escalas, éstas con marcas y con números

asociados a cada hecho relacionado con la metrología.

Es un hecho que cada lector pensará en la medición física que le es más familiar, por ejemplo:

consultar el reloj de pulsera; al hacerlo reconocerá en cada análisis la medición, leerá la hora desde la

carátula con la posición de las agujas. Piense que esto sucede en los medidores eléctricos, reglas,

medidores de corriente, voltaje y potencia, en los termómetros, rugosímetros, micrómetros, calibradores,

medidores de presión, etcétera.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 4

La metrología dimensional se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan

correctamente las magnitudes lineales y angulares (longitudes y ángulos).

Tomar la medida de una magnitud, es compararla con la unidad de su misma especie, para

determinar cuántas veces ésta se halla contenida en aquella. La metrología dimensional se aplica en la

medición de longitudes (exteriores interiores, profundidades, alturas) y ángulos, así como la evaluación

del acabado superficial.

INSTRUMENTOS DE MEDICION Y COMPARACION

Utilizando instrumentos de medida es posible conocer las dimensiones de las piezas o dar a

éstas durante su fabricación, las dimensiones asignadas.

La medición se hace de dos modos distintos:

POR LECTURA DIRECTA: Se emplea un instrumento con el cual puede leerse

una dimensión expresada por números o gráficamente (el valor de la medida se obtiene

directamente del instrumento).

POR COMPARACION: Esta medición no requiere lectura sino comparación con

una dimensión dada, la que se toma en la pieza modelo y se compara con la pieza a

trabajar. (Para obtener el valor de la medida necesitamos compararla con alguna

referencia).

Medida es la evaluación de una magnitud hecha según su relación con otra magnitud de la misma especie adoptada como unidad.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 5

CLASIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS Y APARATOS DE MEDICIÓN EN METROLOGÍA

DIMENSIONAL.

Con trazos o divisiones

Metro Regla graduada Todo tipo de calibres y medidores de altura con escala Vernier

Con tornillo micrométrico

Todo tipo de micrómetros Cabezas micrométricas

Medida directa

Con dimensión fija

Bloques patrón Calibradores de espesores (lainas) Calibradores límite (pasa-no-pasa)

Comparativa

Comparadores mecánicos Comparadores ópticos Comparadores neumáticos Comparadores electromecánicos Máquinas de medición de redondez

Trigonometría

Esferas o cilindros Máquinas de medición por coordenadas

Lineal

Medida indirecta

Relativa

Niveles Reglas ópticas Rugosímetros

Con trazos o divisiones

Transportador simple Goniómetro Escuadra de combinación Medida directa

Con dimensión fija

Escuadras Patrones angulares Calibradores cónicos

Angular

Medida indirecta Trigonometría

Falsas escuadras Regla de senos Mesa de senos Máquinas de medición por coordenadas.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 6

REGLA MILIMETRADA

El mas elemental medio utilizado para mediciones en los talleres, es la regla milimetrada, la cual

para que sea completa y tenga carácter de universal, deberá estar graduada en medida métrica

(centímetros y milímetros) e inglesa (1/32 - 1/16 -1/8 - 1/4 - 1/2 de pulgada). Están constituidas por un

fleje de acero, sobre las que se graba una graduación cuyo comienzo se confunde con el extremo de la

izquierda. Las longitudes normales son: 0,20 - 0,50 - 1 y 2 metros. Es común dividir cada mm en dos

partes, aunque en esa forma se cansa la vista del observador. Se las usa poco como instrumentos de

lectura directa, pero son muy útiles para fijación de alturas, en el gramil de trazado y sus análogos.

Las reglas milimetradas de gran precisión suelen ser de aceros inoxidable, con sus superficies

rectificadas y cromadas mate. Se dividen en tres grupos y son los siguientes:

Alta precisión o patrones.

De comprobación o inspección.

De taller o de uso común.

Con lupas de bajo aumento se mejora la precisión de las mediciones. Algunas lupas son fijadas

en soportes deslizantes sobre la guía de la escala. El chaflán que deben llevar las reglas de precisión

tiene por objeto disminuir el error de paralaje que depende de la inclinación de la recta visual y de dicho

espesor, y que no debe ser superior a 0,1 mm. A este fin, resultan muy convenientes las reglas

transparentes que llevan la graduación en la parte inferior o de apoyo.

LECTURA DE REGLAS GRADUADAS EN MILÍMETROS

Las reglas métricas suelen estar graduadas en milímetros y medios milímetros y se emplean

para lecturas que no requieren gran exactitud. Estas reglas están disponibles en longitudes de 150 mm

hasta 1 m. Al medir con una regla métrica: proceda como sigue:

1.- Anote él numero de divisiones principales que se ven; cada división tiene un valor de 10 mm.

2.- Si la regla tiene graduaciones en milímetros, sume el número de líneas que aparecen

después de alguna línea principal. Cada línea tiene un valor de 1 mm.

3.- Si la regla está graduada (en medios milímetros), la graduación más pequeña nos indica

medio milímetro más de la lectura en milímetros que ya tenemos.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 7

Lectura de 38 mm en la regla milimétrica.

Lectura de 43,5 mm en la regla milimétrica.

LECTURA DE REGLAS GRADUADAS EN FRACCIONES DE PULGADAS

Anote el número de pulgadas completas.

Adicione las fracciones que hay más allá de la ultima línea de pulgada completa.

Las fracciones de pulgada empleadas más comúnmente son 1/64, 1/32, 1/16 y 1/8.

Lectura de 1 5/8 en la escala de octavos.

La lectura de la figura es: 1 pulg. + (5 X 1/8 pulg.) = 1 + 5/8 = 1 5/8 pulg.

Lectura de 2 9/16 pulg. en la escala de 1/16 pulg.

La lectura de la figura es: 2 pulg. + (9 x 1/16 pulg.) = 2 + 9/16 = 2 9/16 pulg.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 8

Lectura de 25/32 pulg. en la escala de 1/32 pulg.

CALIBRES

EI calibre vernier fue elaborado para satisfacer la necesidad de un instrumento de lectura directa

que pudiera brindar una medida fácilmente, en una sola operación. El calibre típico puede tomar tres

tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades, pero algunos además pueden realizar

medición de peldaño (véase Fig.).

Calibre, pie a coliza o pie de Rey

Consiste en una regla rígida graduada en milímetros o en pulgadas y fracción, cuya longitud es

variable de 200 mm hasta 3 m. Una mandíbula es fija de una sola pieza con la regla fija, deslizándose

sobre esta última un cursor con la mandíbula móvil y distinta graduación.

Nomenclatura general del calibre

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 9

El Vernier o Nonio es una reglilla o escala graduada, grabada en la corredera. El origen del cero

es el trazo de lectura y coincide con el cero de la regla fija (escala principal), cuando las superficies de

referencias de las puntas están en contacto.

Las divisiones del Vernier son de menor longitud que la divisiones de la regla fija y esto permite

apreciar fracciones de esta última.

Para lograr lo anterior, la escala vernier está graduada en un numero de divisiones iguales en la

misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma

dirección.

La posición del cero de la graduación del cursor, indica los mm enteros de la longitud medida, y

el excedente, se obtiene por la coincidencia de dos rayas, una de la escala principal limbo y otra del

vernier de acuerdo a la forma de graduación de este ultimo.

Una lectura cualquiera se puede ver en la figura siguiente:

Si a una división de la regla fija la llamamos S y a una del vernier S' obtenida de dividir (N-1)

divisiones del primero, en N partes, tendremos:

NSNS ⋅′=−⋅ )1( de donde N

SNS

N

NSS

−⋅=

−⋅=′

)1( y luego:

N

S

N

SSNSN

N

SSNSSS =

+−=

−−=′−

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 10

de donde:

vernierdeldivisionesdeN

fijareglaladedivisiónmenor

N

SSSA

...º

.....==′−=

Apreciación del Instrumento o precisión de lectura.

luego si S = 1 mm.

A = N

S =

10

1 = 0,1 mm

A = N

S =

20

1 = 0,05 mm

A = N

S =

50

1 = 0,02 mm

Para el primer caso: 9 mm. de la regla fija dividido en 10 partes en el vernier.

Para el segundo caso: 19 mm. de la regla fija dividido en 20 partes en el vernier.

Para el tercer caso: 49 mm. de la regla fija dividido en 50 partes en el vernier.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 11

DIFERENTES TIPOS DE CALIBRES

En el mercado se puede encontrar una gran variedad de calibres, adaptados en su forma, de

acuerdo a sus diversos usos de medición.

Citamos algunos de ellos a modo de ejemplo. La figura corresponde al calibre denominado pie a

coliza de tornero, como puede apreciarse, tiene un cursor abierto y está diseñado en forma tal que las

puntas de medición de exteriores puedan utilizarse en la medición de interiores. Este tipo por lo general

cuenta con un dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor. A diferencia del anterior, las

puntas de medición no están achaflanadas, por lo que tienen una por resistencia al desgaste y daño.

Con caras de medición de carburo

Las caras de medición de los calibres están sujetas a desgaste, por lo que con el objeto de

incrementar la resistencia a la abrasión algunos calibres tienen

insertos de carburo (de tungsteno) en las puntas de medición para

exteriores e interiores. Estos calibres son adecuados para medir

piezas con superficies ásperas, fundiciones y piedras de esmeril.

Con puntas desiguales

Este tipo de calibre permite ajustar verticalmente, aflojando un tornillo de fijación, la punta de

medición sobre la cabeza del brazo principal, lo que

posibilita medir dimensiones en piezas escalonadas

que no puedan medirse con un calibre estándar.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 12

Con punta de medición abatible

El calibre de este tipo tiene la punta de medición del cursor dispuesta de tal modo que puede

girar 90º alrededor de un eje paralelo a la

línea de medición, por tanto, puede

medir piezas escalonadas y ejes con

secciones descentradas que no pueden

medirse con calibre estándar.

Con puntas largas

Tiene un brazo principal y unas puntas de medición más largas que los tipos normales y puede

medir diámetros interiores de agujeros profundos y diámetros exteriores grandes que no pueden

medirse con el calibre estándar. Las

longitudes estándar de las puntas de estos

calibres son de 75 mm, para un rango de

medición de 300 mm, y de 100 mm, para un

rango de medición de 500 mm.

Con punta desigual para medir la distancia entre centros de agujeros.

Este calibre tiene puntas de medición cónicas (ángulos de cono 40º) para medir las distancias

entre centros de agujeros cuyos diámetros sean iguales o diferentes, entre agujeros sobre superficies

diferentes – sobre una pieza escalonada – y la distancia desde una superficie al centro de un agujero)

Los rangos de medición disponibles son 10-200 mm y 10-300 mm.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 13

Particularmente para este tipo de instrumentos de medición, las causas de error debido al

instrumento son:

a) Falta de paralelismo en las mandíbulas.

b) Falta de perpendicularidad entre las mandíbulas y la regla.

c) Los ceros del nonio y de la regla fija no coinciden a puntas cerradas.

d) Errores de división en las escalas.

e) Mala fijación de la corredera.

f) Desgaste en las puntas, que es el error más frecuente.

El factor personal influye también en la medición realizada.

Podemos apuntar los siguientes defectos:

a) Posición incorrecta del calibre con respecto a la pieza.

b) Fuerza inadecuada. Debe ser del orden de los 0,5 Kg.

c) Falsa lectura por error de paralaje o error provocado por el brillo.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 14

PRECAUCIONES CUANDO SE MIDE CON UN CALIBRE

Seleccione el calibre que mejor se ajuste a sus

necesidades.

• Asegúrese de que el tipo, rango de medición,

graduación y otras especificaciones del calibre son

apropiadas para la aplicación.

No aplique excesiva fuerza al calibre.

• No deje caer ni golpee el calibre.

• No use el calibre como martillo.

Sea cuidadoso y no dañe las puntas de medición

para interiores.

• No use las puntas como un compás o rayador.

Elimine cualquier clase de polvo del calibrador antes

de usarlo.

• Limpie totalmente las superficies deslizantes y las

caras de contacto. Use sólo papel o tela que no

desprenda pelusa.

Revise que el cursor se mueva suavemente. No

debe sentirse flojo o con juego. Corrija cualquier

problema que encuentre ajustando los tornillos de

presión y de fijación.

• Apriete los tornillos de presión y de fijación por

completo, después afloje en sentido antihorario 1/8

de vuelta (45°).

• Verifique nuevamente el juego.

• Repita el procedimiento anterior mientras ajusta la

posición angular de los tornillos hasta que obtenga

un juego apropiado del cursor.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 15

Medición de exteriores.

• Mantenga y mida la pieza de trabajo en una

posición tan cercana a la superficie de referencia

como sea posible.

• Asegúrese de que las caras de medición exterior

hagan contacto adecuado con la pieza por medir.

Medición de interiores.

Tome la medida cuando las puntas de medición de

interiores estén tan adentro de la pieza como sea

posible.

• Cuando mida un diámetro interior lea la escala

mientras el valor indicado esté en su máximo.

• Cuando mida el ancho de una ranura, lea la escala

mientras el valor indicado esté en su mínimo.

Medición de profundidad.

• Tome la medida cuando la cara inferior del cuerpo

principal esté en contacto uniforme con la pieza de

trabajo.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 16

Medición de peldaño.

• Tome la medida cuando la superficie para

medición de peldaño esté en contacto adecuado

con la pieza por medir.

Evite el error de paralaje leyendo la escala

directamente desde el frente.

MICROMETROS

Como puede verse en el esquema, está formado por un cuerpo en forma de herradura en uno

de cuyos extremos hay un tope o punta de asiento (1) que a veces para micrómetros de grandes

dimensiones es intercambiable. En el otro extremo hay fija una regla cilíndrica graduada en medios

milímetros (2) que sostiene la tuerca fija. El extremo del tornillo tiene forma de varilla cilíndrica y forma el

tope (3), mientras su cabeza está unida al tambor graduado hueco (4). Al hacer girar el tambor (4), el

tornillo rosca o desenrosca en la tuerca fija y el tambor avanza o retrocede junto con el tope (3). Cuando

los topes 1 y 3 están en contacto el tambor cubre completamente la escala y la división 0 del tambor

coincide con la línea de la escala.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 17

Por ejemplo, en la figura (A) se ve la posición del tambor para una separación de los topes de

7,25 mm. y en la figura (B) para una medida de 7,84. En este último caso el tambor indica 34

centésimas, pero como en la escala fija hay descubiertos 7,50 milímetros, la medida indicada es de

7,50+0,34 = 7,84 mm.

Dada la gran precisión de los micrómetros, una fuerza excesiva sobre la pieza que se mide

entre los topes, puede falsear el resultado de la medición, además de ocasionar daños en el micrómetro

y pérdida de su precisión. Para evitar este inconveniente, el mando del tornillo se hace por medio del

pequeño tambor moleteado (5), el cual tiene una dispositivo de escape limitador de fuerza. Estando esta

fuerza de medición entre 0,5 y 1 Kg.

El desplazamiento del tornillo, esta limitado normalmente a 25 mm. Ello tiene su razón, en la

dificultad de obtener roscas de mayor longitud, con la precisión requerida para este tipo de instrumentos.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 18

Se construyen micrómetros para lecturas de 2 µ , para lo cual se agrega una escala adicional

sobre el cilindro, tomando 9 divisiones del tambor y dividiéndolas en 5 partes iguales.

Tendremos entonces tres escalas: la “A”: sobre el cilindro; la “B”, sobre el tambor y la auxiliar C”,

también sobre el cilindro, que nos dan respectivamente:

Escala “A” : A = 0,5 mm.

Escala “B” : A =50

5,0 mm= 0,01mm.

Escala “C” : A =5

01,0 mm= 0,002m.= 2 µ

MEDICIONES POR EL SISTEMA INGLÉS

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 19

USO DE LOS MICRÓMETROS

Los micrómetros no deben emplearse más que para la medición de cotas correspondientes a

superficies trabajadas con una pasada de acabado o rectificado, es decir, que posean como mínimo 1

grado de acabado correspondiente según norma al símbolo de dos triángulos.

En ningún caso es recomendable fijar el micrómetro en una medida y utilizarlo como si fuera un calibre.

CAUSA DE ERROR DE LOS MICRÓMETROS

1.- Error de origen o de cero, cuando los topes del micrómetro están en contacto, no estando el

cero del tambor en coincidencia con la línea de la escala fija.

2.- Los errores de paso del tornillo micrométrico y los errores de división del tambor que hacen

que el desplazamiento del tope móvil no corresponda al valor leído.

3.- Falta de paralelismo de los topes de medida, cuyo plano, además, debe ser perpendicular al

eje de medición.

4.- La falta de planitud de los topes de medida.

DISTINTOS TIPOS DE MICRÓMETROS

Los micrómetros se construyen también en formas muy diversas, adaptadas a las distintas

exigencias de los trabajos.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 20

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 21

CUIDADOS BÁSICOS DURANTE LA UTILIZACIÓN DE MICRÓMETROS

Seleccione el micrómetro que mejor se ajuste a la aplicación. Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del micrómetro son apropiadas para la aplicación.

No aplique excesiva fuerza al micrómetro. • No lo deje caer y evite que reciba golpes. • No gire el micrómetro violentamente.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 22

Elimine el polvo que haya sobre el micrómetro antes de usarlo. Limpie todo el husillo y las caras de medición. Use sólo papel o trapo libre de pelusas.

Deje el micrómetro y la pieza por medir en un cuarto el tiempo suficiente para estabilizar la temperatura. Una barra de hierro de longitud (100 mm) cambiará 0.012 mm (12 µ m) con un cambio de temperatura de 10°C.

Antes de usar, el micrómetro, limpie las caras de los topes fijos y del husillo. Use sólo papel o trapo sin pelusa para limpiar las caras de medición.

Page 23: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 23

Ajuste las líneas a cero. • Haga que se junten las caras de medición usando sólo la perilla con trinquete o el tambor de fricción. • Lea las graduaciones del tambor directamente desde el frente (donde los números 10 y 40 aparecen del mismo tamaño). • Si la línea cero sobre el tambor no se alinea con la línea índice del cilindro, gire el cilindro hasta hacer que las dos líneas coincidan. • Cuando la longitud de medición exceda 300 mm, ajuste la línea cero con el micrómetro en la misma posición en la que estará cuando se esté midiendo.

Siempre use el trinquete o el tambor de fricción cuando mida.

Page 24: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 24

Cuando monte el micrómetro sobre un soporte, asegúrese que el cuerpo del micrómetro esté sujeto al centro y que la sujeción no haya sido muy fuerte.

Después de usar un micrómetro limpie la grasa y las huellas digitales que tenga con un trapo suave y seco.

Cuando se almacene el micrómetro por largos periodos o necesite lubricación, use un trapo humedecido con líquido que prevenga la oxidación para embarrar ligeramente cada sección (excepto la sección de carburo de tungsteno) del micrómetro. Asegúrese de que el aceite esté repartido uniformemente sobre las diferentes partes.

Page 25: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 25

Los siguientes puntos deberán considerarse cuando se almacenen micrómetros. • No exponga el micrómetro a la luz solar directa. Almacene el micrómetro en un ambiente bien ventilado de baja humedad. Guarde el micrómetro en un ambiente libre de polvo. No coloque el micrómetro directamente en el piso. Deje las caras de medición separadas entre 0.1 a 1.00 mm (.004" - .040"). No bloquee el movimiento del husillo con el freno. Guarde el micrómetro en su estuche.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 26

GONIOMETROS

Cuando la precisión de medida de ángulos no es grande, estas se toman con las “Falsas

escuadras", compuestas por dos brazos de inclinación graduable o “por un transportador” y brazo móvil.

Para tener una idea de precisiones angulares obtenidas con distintos instrumentos haremos una

pequeña reseña por orden creciente de precisión:

Goniómetro común 1°

Goniómetro con sistema Limbo-Vernier 10’,6’ y 5’

Goniómetro óptico 10’

Microscópico goniométrico de la SIP 1’

Escantillones angulares 5’ y 1’

Mesas para coordenadas polares 10”

Barras de senos con bloque calibradores A y B 6” a 10”

Transportador de seno 6”a 10”

Regla de seno- coseno luminoso 2” a 3”

Maquinas de grabar circular SIP +1”

El transportador universal, también llamado goniómetro, presenta un limbo graduado sobre el

cual se mueve un vernier, por lo general con un cierto número de divisiones submúltiplos de 60°, posee

un nonio con 12 divisiones a cada lado del cero; la lectura se hace con la precisión de: 1° (menor

división del limbo) dividido por el número de divisiones del vernier (12, hacia uno u otro lado) o sea 1°/12

= 5’

Suelen poseer además, un nivel para medir ángulos con respecto a la horizontal, es decir, para

horizontalizar su base de apoyo.

Con vernier adicional se obtiene lecturas en 10' - 6' y 5' de acuerdo con el numero de divisiones

del vernier.

Page 27: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 27

La medición de ángulos con goniómetros se realiza situando el ángulo a medir de forma que sus

lados coincidan con un lado de la regla y otro de la escuadra. En la figura siguiente se muestran

diversos casos de aplicación.

MEDICION INDIRECTA POR COMPARACIÓN

En la medición indirecta se recurre para determinar la medida de una longitud a la comparación

de ésta con la longitud de un patrón de dimensiones conocidas, Se mide entonces la diferencia entre la

longitud conocida del patrón y la longitud desconocida de la pieza, determinando al mismo tiempo si

esta diferencia es por exceso o por defecto.

La longitud que se compara da entonces igual a la longitud del patrón más o menos la diferencia

medida, según sea por exceso o por defecto.

La medición por comparación se utiliza para mediciones con exactitud de hasta 0,001 mm.

También es frecuente el empleo de los mismos aparatos y sistemas en la verificación de las formas

geométricas (planos paralelos y perpendiculares; superficies cilíndricas, excentricidad y ovalización de

ejes, etc.).

Los aparatos utilizados para estas mediciones son llamados "Comparadores". Su campo de

medición es muy limitado, variando de 10 a 0,25 mm según los tipos, y de precisión: 0,01 a 0,001 mm.;

llegando algunos modelos hasta 0,0001 mm con menor campo de medición. Estos aparatos están

dotados de un sistema de amplificación de la medida.

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 28

Los comparadores son de tipo muy diverso y se clasifican en:

a. Comparadores de amplificación mecánica.

b. Comparadores de amplificación óptica.

c. Comparadores de amplificación neumática.

d. Comparadores de amplificación eléctrica.

Esta última clase no es muy utilizada en los talleres, se fundamenta en variaciones de capacidad

e inducción eléctrica, alcanzando su amplificación hasta 100 mil veces, por lo que pueden apreciar hasta

0,02 µ ó 0,00002 mm.

COMPARADORES DE AMPLIFICACIÓN MECÁNICA.

Estos aparatos que son los más utilizados en los talleres, se conocen también con la

denominación de comparadores de contacto ó indicadores de carátula.

Los indicadores de carátula son instrumentos ampliamente utilizados para realizar mediciones;

en ellos un pequeño desplazamiento del husillo es amplificado mediante un tren de engranajes para

mover en forma angular una aguja indicadora sobre la carátula del dispositivo; la aguja girará desde una

hasta varias vueltas, lo que depende del tipo de indicador. Es fácil leer el desplazamiento amplificado en

la carátula, lo cual hace que este instrumento sea útil para mediciones diversas.

En los primeros indicadores de carátula, utilizados en la industria como instrumentos de

medición desde principios del siglo XIX, la amplificación del desplazamiento se logró mediante una

palanca. El minímetro de Hirth, fabricado en 1907, fue el primer indicador cuyas partes fueron

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Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 29

semejantes a las que conforman los actuales indicadores de carátula. Este instrumento tenia una

estructura bastante simple: incluía únicamente una palanca y sólo una etapa de amplificación.

La construcción en los primeros indicadores no permitía un gran rango de medición (únicamente

+/-20 graduaciones en la carátula) y requerían intervalos desiguales de las graduaciones. La principal

limitación era que el rango estaba muy restringido cuando el indicador tenía una gran amplificación.

Con el fin de superar estas dificultades la compañía Krupp elaboró un indicador de carátula con

dos agujas. Las compañías Fortuna y Krupp construyeron, llamándolos minimeter y microtest,

respectivamente, indicadores de carátula que tenían un mecanismo de palanca múltiple para lograr dos

etapas de amplificación con una combinación de palancas y engranajes.

Desde entonces varios cambios y mejoras han sido hechos e incorporados a los indicadores de

carátula, lo que ha conducido a los actuales indicadores de carátula y a los indicadores digitales.

CONSTRUCCIÓN BÁSICA DE LOS INDICADORES DE CARÁTULA

La figura izquierda muestra un corte seccional de un indicador de carátula con resolución de

0.001 mm, mientras que la figura de la derecha es un diagrama del modo de operación.

El movimiento lineal del husillo, el cual tiene una punta de contacto (p) en su extremo, es

transmitido a un piñón (a) concéntrico con un engrane (b) por medio de una cremallera hecha sobre el

husillo, lo que lo amplifica y transmite al engrane concéntrico (c) con la aguja (e) para mostrar finalmente

el desplazamiento en la carátula (ƒ). En esta estructura hay algún juego en el ensamble entre el piñón

intermedio y la cremallera, así como entre el engrane y el piñón central, con el objeto de eliminar el

juego. El piñón central está ensamblado con otro engrane (d) con el cual se mantiene en contacto

debido a la fuerza del resorte espiral (h).

Page 30: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 30

MECANISMO DE AMPLIFICACIÓN EN INDICADORES DE CARÁTULA

Los mecanismos de amplificación difieren según la cantidad de desplazamiento del husillo por

revolución de la aguja, es decir, la resolución. El mecanismo (a) es el tipo más popular, en él un

desplazamiento de 1 mm corresponde a una revolución de la aguja, lo que da graduaciones de 0.01 mm

y un rango de medición de 10 mm.

El mecanismo (b) tiene una amplificación en dos etapas, mediante engranes, y se encuentra

entre los indicadores que tienen un desplazamiento del husillo de 0.2 a 0.5 mm por revolución de la

aguja y un rango de medición mayor. Finalmente, el mecanismo (c) cuenta con una palanca, además de

las características descritas para el mecanismo (a). Es utilizado principalmente para lograr una mejor

resolución; el desplazamiento del husillo de 0.1 a 0.2 mm corresponde a una revolución de la aguja.

Page 31: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 31

La figura muestra los componentes externos de un indicador de carátula

MEDICIÓN CON INDICADORES DE CARÁTULA

Al tratar de realizar mediciones de longitud con un indicador de carátula, el usuario se percata

de que éste no es un instrumento completo, ya que debe complementarse con algún dispositivo que

permita sujetarlo firmemente y alinearlo en la dirección en la que se realizará la medición y, además,

contar con una superficie de referencia con respecto a la cual realizar las mediciones.

Una vez montado el indicador en un soporte adecuado y después de ajustar con el husillo la

lectura cero en la carátula -ejerciendo una ligera presión contra la superficie de referencia- es posible

medir piezas colocándolas entre la superficie de referencia y la punta de contacto. El rango de medición

del indicador generalmente es pequeño, sobre todo cuando se lo compara con el de otros instrumentos.

La limitación del rango de medición puede superarse recurriendo a la medición por comparación,

que es la aplicación más común de los indicadores. Para llevarla a cabo se procede como lo ilustra la

figura y como se describe a continuación:

Page 32: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 32

a. Se coloca el indicador en un soporte adecuado a la longitud de lo que se pretende medir.

b. Se inserta un bloque patrón de longitud conveniente entre la superficie de referencia del

soporte y la punta de contacto del indicador.

c. Se ajusta lectura cero sobre la carátula del indicador, ya sea girando la carátula para que el

cero coincida con la posición de la aguja o ajustando la altura del indicador (es conveniente contar con

ajuste fino). Es recomendable que el ajuste a cero se realice considerando que con la mínima dimensión

esperada no se pierda el contacto entre la superficie de referencia del soporte y la punta de contacto del

indicador.

d. Se retira el bloque patrón y se inserta la pieza por medir.

e. Se lee sobre la carátula la variación que representa cuanto es mayor o menor (depende de la

dirección en que se movió la aguja) la longitud de la pieza con respecto a la altura del conjunto de

bloques patrón utilizado para el ajuste del cero.

Page 33: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 33

SOPORTES

Para satisfacer las diversas necesidades de medición, hay disponible en el mercado una

extensa variedad de soportes. La figura muestra un soporte con accesorios, el cual es recomendable

para mediciones de gran exactitud dentro de salas de medición.

Se combinan con indicadores de carátula tipo palanca o comparador

electrónico. Algunos soporte sirven para medir piezas grandes con gran

exactitud, generalmente dentro de salas de medición.

Hay diversos tipos de soporte con base magnética; son útiles para una variedad

de aplicaciones en trabajos de maquinado ó mantenimiento, por ejemplo:

centrado, alineado, etcétera. Algunos cuentan con ajuste fino, en otros la barra

soporte es flexible y en otros articuladas y montadas sobre una rótula.

Page 34: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 34

El termino movimiento total del indicador (FIM), denominado antes lectura total del indicador

(TIR), se emplea en algunas aplicaciones en que se efectúan mediciones con indicadores y su valor se

determina considerando el desplazamiento total de la aguja indicadora (después de haber fijado

arbitrariamente el cero en el indicador); por ejemplo, al verificar el cabeceo circular de un cuerpo de

revolución tal como en un eje con diversos diámetros

PALANCA DE LEVANTAMIENTO Y TORNILLO DE FIJACIÓN DEL ANILLO

Para ajustar con facilidad el cero, el arillo del indicador

de carátula por lo general está diseñado para que

pueda girar junto con la carátula y ser sujetado

apretando el tornillo de fijación del anillo. Esto asegura

que la posición cero no cambiar durante la medición.

En la parte superior del indicador de carátula puede

montarse una palanca de elevación para levantar el

husillo y permitir que la pieza por medir pueda

insertarse fácilmente, así como para mover el husillo hacia arriba y hacia abajo varias veces y así

asegurar una lectura estable (ver figura). La posición de la palanca de levantamiento y el tornillo de

fijación del anillo pueden intercambiar si se considera necesario.

Page 35: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 35

PUNTAS DE CONTACTO

En el mercado existen varias puntas de contacto opcionales para diferentes aplicaciones; las

formas y materiales se indican en la tabla 10.1. Todas las puntas tienen rosca M 2.5 x 0.45, aunque

existen con rosca en pulgadas de acuerdo con los requerimientos de ANSI. (4-48 UNF).

Page 36: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 36

CUIDADOS GENERALES REQUERIDOS AL UTILIZAR COMPARADORES

Seleccione el indicador que mejor se ajuste

a su aplicación. Asegúrese de que el tipo,

graduación de medición y especificaciones del

indicador de carátula sean los apropiados para la

aplicación deseada.

No aplique fuerza excesiva al indicador de carátula.

No deje caer ni golpee el indicador.

Use la punta de contacto que mejor sirva o se ajuste

a su aplicación.

Page 37: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 37

Reemplace las puntas de contacto gastadas.

Elimine cualquier clase de polvo o suciedad antes de

usar el indicador.

Use la palanca del indicador para levantar el husillo.

Cuando monte el indicador en un soporte o dispositivo,

sujete el vástago tan cerca de la carátula como sea

posible.

Page 38: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 38

Cuando monte el indicador de carátula tipo palanca a

un soporte o dispositivo posiciónelo de modo que la

inclinación del ángulo θ sea mínimo.

Ángulo de inclinación θ

0º 10º 30º

Lectura del

indicador x

0.050 mm

(.002”)

0.050 mm

(.002”)

0.050 mm

(.002”)

Coeficiente de

corrección cos

θ

1.000 0.985 0.866

Valor

corregido

x cos θ

0.050 mm

(.002”)

0.049 mm

(.00196”)

0.043 mm

(.0017”)

Error

X (1–cos θ )

0.000 mm

(0”)

0.001 mm

(.00004”)

0.007 mm

(.0003”)

Page 39: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 39

Use un soporte rígido para montar el indicador y

ajústelo en tal forma que el centro de gravedad quede

en la base.

Coloque el indicador de modo que la distancia entre

éste y la columna se mínima.

Use un contrapeso si es necesario para que el centro

de gravedad quede en la base.

Evite errores de paralaje leyendo la carátula del

indicador desde el frente.

- Valor indicado = lectura de la aguja pequeña (cuenta-

vueltas) + lectura de la aguja principal.

Page 40: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 40

Después de usarlo, elimine el polvo y las huellas

digitales del indicador con un trapo suave y seco.

Cuando el indicador sea almacenado por un largo

periodo o cuando necesite aceite, frote ligeramente la

caja y el vástago con un trapo saturado con aceite

anticorrosivo. Asegúrese de que el aceite se distribuya

uniformemente sobre las superficies.

Los siguientes puntos deben considerarse cuando se

almacene el indicador.

No exponga el indicador a la luz solar directa.

Almacene el indicador en un lugar bien ventilado y con

baja humedad.

Almacene el indicador en un ambiente libre de polvo.

Almacene el indicador en su estuche o en una bolsa

de plástico.

Page 41: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 41

ERRORES EN LA MEDICIÓN

Introducción:

Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando

las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y en el

mismo ambiente (repetibilidad); si las mediciones las hacen diferentes personas con distintos

instrumentos o métodos o en ambientes diferentes, entonces las variaciones en las lecturas son

mayores (reproducibilidad). Esta variación puede ser relativamente grande o pequeña, pero siempre

existirá.

En sentido estricto, es imposible hacer una medición totalmente exacta, por lo tanto, siempre se

enfrentaron errores al hacer las mediciones. Los errores pueden ser despreciables o significativos,

dependiendo, entre otras circunstancias de la aplicación que se le dé a la medición.

Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación,

de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones ambientales y de otras

causas.

Clasificación de errores en cuanto a su origen:

Atendiendo al origen donde se produce el error, puede hacerse una clasificación general de

éstos en: errores causados por el instrumento de medición, causados por el operador o el método de

medición (errores humanos) y causados por el medio ambiente en que se hace la medición.

Errores por el instrumento o equipo de medición

Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricación

(dado que es imposible construir aparatos perfectos). Estos pueden ser deformaciones, falta de

linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, etcétera.

EI error instrumental tiene valores máximos permisibles,

establecidos en normas o información técnica de

fabricantes de instrumentos, y puede determinarse

mediante calibración, ésta es la comparación de las

lecturas proporcionadas por un instrumento o equipo de

medición contra un patrón de mayor exactitud conocida.

Debe contarse con un sistema de control que establezca,

entre otros aspectos, periodos de calibración, criterios de

aceptación y responsabilidades para la calibración de cualquier instrumento y equipo de medición.

Page 42: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 42

Errores del operador o por el método de medición

Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza

visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores es

necesario adiestrar al operador:

Otro tipo de errores son debidos al método o procedimiento con que se efectúa la medición, el

principal es la falta de un método definido y documentado.

Los errores mencionados en los siguientes párrafos debe conocerlos y controlarlos el operador.

Error por el uso de instrumentos no calibrados

Instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración está vencida, así como instrumentos

sospechosos de presentar alguna anormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para realizar

mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso.

Para efectuar mediciones de gran exactitud es necesario corregir las lecturas obtenidas con un

instrumento o equipo de medición, en función del error instrumental determinado mediante calibración.

Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones

La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza a medir, el

instrumento o en ambos, por lo tanto es un factor importante que debe considerarse para elegir

adecuadamente el instrumento de medición para cualquier aplicación particular. Por ejemplo, en vez de

utilizar un micrómetro con trinquete o tambor de fricción puede requerirse uno de baja fuerza de

medición.

Error por instrumento inadecuado

Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de

medición más adecuado para la aplicación de que se trate. Además de la fuerza de medición, deben

tenerse presente otros factores tales como:

Cantidad de piezas por medir

Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.)

Tamaño de la pieza. y exactitud deseada.

Existe una gran variedad de instrumentos y equipos de medición, como se muestra

esquemáticamente abarcando desde un simple calibre vernier hasta la avanzada tecnología de las

máquinas de medición por coordenadas de control numérico, comparadores ópticos, micrómetros láser

y rugosimetros, entre otros. Cuando se miden las dimensiones de una pieza de trabajo la exactitud de la

medida depende del instrumento de medición elegido. Por ejemplo, si se ha de medir el diámetro

Page 43: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 43

exterior de un producto de hierro fundido, un calibre vernier seria suficiente; sin embargo, si se va a

medir un perno patrón, aunque tenga el mismo diámetro del ejemplo anterior, ni siquiera un micrómetro

de exteriores tendría la exactitud suficiente para este tipo de aplicación, por tanto, debe usarse un

equipo de mayor exactitud.

Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o

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 los

casos. Si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo tanto un elemento bueno

puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.

Cuando la razón antes mencionada no es satisfactoria, se requiere repetir las mediciones para

asegurar la confiabilidad de las mediciones, como se muestra en forma esquemática, la exactitud que

puede obtenerse con diversos instrumentos de medición en función de la dimensión medida.

1.- Calibre de vernier, medidor de alturas

2.- Calibre, medidores de altura, indicadores de carátula medidor de agujeros indicador de

carátula

3.- Micrómetros de interiores y exteriores

4.- Micrómetro de exteriores con escala de vernier

5.- Calibre de indicadores

6.- Máquinas de medir

Page 44: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 44

Errores por método de sujeción del instrumento

El método de sujeción del instrumento puede causar errores. En ésta figura, un indicador de

carátula está sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición la fuerza ejercida

provoca una desviación del brazo.

La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minimizarlo se

debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte.

Error por distorsión

Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumento puede evitarse

manteniendo en mente la ley de Abbe:

Puede verse que los errores los provoca la distorsión debido a la fuerza de medición aplicada y

el hecho de que tal vez los topes no se muevan paralelos uno respecto del otro.

la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es

el mismo del eje del instrumento.

Page 45: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 45

Se ilustra en la figura cómo algunos instrumentos, como el micrómetro normal, inherentemente

satisfacen la ley de Abbe, mientras que otros, como el calibre, no lo hacen.

Error de paralaje

Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada

del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente.

El error de paralaje es más común de lo que se cree. En una muestra de 50 personas que usan calibre

con vernier la dispersión fue de 0.04 mm. Este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano

de medición a partir del punto de lectura.

Page 46: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 46

Error de posición

Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras de medición de los instrumentos, con

respecto de las piezas por medir, como se muestra en la figura.

Error por desgaste

Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural

o provocado por el mal uso. En el caso concreto de los instrumentos de medición, el desgaste puede

provocar una serie de errores durante su utilización, por ejemplo: deformaciones de sus partes, juego

entre sus ensambles, falta de paralelismo o plenitud entre las caras de medición, etcétera. Estos errores

pueden originar, a su vez, decisiones equivocadas; por tanto, es necesario someter a cualquier

instrumento de medición a una inspección de sus características. Estas inspecciones deberán repetirse

periódicamente durante la vida útil del instrumento.

Error por condiciones ambientales

Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la

medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o

interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas.

Humedad: Debido a los óxidos que se pueden formar por humedad excesiva en las caras de

medición del instrumento o en otras partes o a las expansiones por absorción de humedad en algunos

materiales, etcétera, se establece como norma una humedad relativa de 55% +/- 10%.

Polvo: Los errores debidos a polvo o mugre se observan con mayor frecuencia de lo esperado,

algunas veces alcanzan el orden de 3 micrómetros. Para obtener medidas exactas se recomienda usar

filtros para el aire que limiten la cantidad y el tamaño de las partículas de polvo ambiental.

Page 47: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 47

Temperatura: En mayor o menor grado, todos los materiales que componen tanto las piezas por

medir como los instrumentos de medición, están 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 31° C, una barra patrón de 200 mm durante 10 segundos

y ésta se expandió 1µm. También por esta razón los arcos de los micrómetros se cubren con placas de

aislante térmico en los costados.

Para minimizar estos errores se estableció internacionalmente, desde 1932, como norma una

temperatura de 20° C para efectuar las mediciones. También es buena práctica dejar que durante un

tiempo se estabilice la temperatura tanto de la pieza por medir como del instrumento de medición. El

lapso depende de la diferencia de temperatura del lugar en que estaba la pieza y la sala de medición,

así como del material y tamaño de la pieza.

En general, al aumentar la temperatura crecen las dimensiones de las piezas y cuando

disminuye la temperatura las dimensiones de las piezas se reducen. Estas variaciones pueden

determinarse utilizando la siguiente expresión.

TLL ∆=∆0

α

Donde L∆ = Variación de longitud.

α = Coeficiente de expansión térmica del material.

0

L = Longitud original de la pieza.

T∆ = Variación de temperatura.

La tabla muestra, expresados en /º C, los coeficientes de expansión térmica de varios

materiales.

Page 48: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 48

Como ejemplo, considérese una pieza de acero que mide 100,000 mm de diámetro cuando está

a 10° C y se desea saber cuánto medirá a la temperatura de referencia de 20° C. Para determinarlo

basta utilizar la expresión dada.

TLL ∆=∆0

α

L∆ = 0,0000115(100,000)(10)

L∆ = 0,0115 mm

Por lo que el diámetro de la pieza a 20° C será de 100,0115 mm.

Obsérvese que la variación resultó algo mayor que 0,01 mm, lo que puede detectarse fácilmente

con un micrómetro.

En la práctica es muy difícil mantener constante la temperatura de la pieza por medir, la del

instrumento de medición y, en caso necesario, la del patrón a 20° C, por lo que aun cuando se cuente

con un cuarto con temperatura controlada que se mantiene estable a 20° C, existirán variaciones.

Cuando en las mediciones se desea lograr exactitud en el orden de los micrómetros (0,001 mm),

será necesario realizarlas a 20° C o hacer las correcciones pertinentes mediante la expresión dada

antes.

Page 49: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 49

VARIACIONES PRODUCIDAS EN UNA MEDICION

De lo expuesto, podemos resumir que las variaciones que se producen en una medición se

deben a los siguientes factores:

a. Instrumentos

b. Operador

c. Deformaciones mecánicas

d. Condiciones ambientales

Ellas pueden aparecer en forma simultánea e independiente y dan motivo a los llamados errores

sistemáticos y/o errores imprevistos o casuales.

Errores sistemáticos: pueden ser de magnitud constante (error en la posición del cero, errores

de división en la escala), o variar según una ley determinada (errores en la medición con barra de seno,

debido a defectos de paralelismo entre la superficie de apoyo y el plano inferior que define las

generatrices de los rodillos)

Mediante contrastes, se pueden hacer gráficos o tablas cuya aplicación en la medición, corrige

los defectos apuntados.

Errores imprevistos o casuales: falta de limpieza de los palpadores, errores de paralaje,

excesiva o escasa fuerza aplicada al instrumento, etc.

Ejemplos: Supongamos que queremos verificar un micrómetro, con un bloque patrón de 40 mm

y se obtiene la medida 39,987 mm, o sea - 0,013 mm de error. Analizada las causas de esta deficiencia,

se llega a las siguientes conclusiones.

a. Error en la graduación del tambor de 0,003 mm por defecto, en la zona de medición

(sistemático).

b. Error de falta de coincidencia del cero a palpadores verificados con patrón de 25 mm de +

0,005 mm (sistemático - corregible)

c. La fuerza ejercida al no funcionar el regulador de la misma, fue superior originando un error

de – 0,01 mm (casual).

d. El micrómetro estaba más caliente que la pieza dando un error de – 0,005 mm (casual).

Aplicando sobre el valor obtenido, las correcciones correspondientes a cada error, es decir

cambiando el signo a los errores (corrección), se tendrá:

39,987 mm + (+ 0,003 – 0,005 + 0,010 + 0,005) mm = 40 mm

como vemos, los errores pueden compensarse total o parcialmente.

Page 50: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 50

Errores en el instrumento: a continuación puntualizamos, los errores fundamentales en el

instrumento.

1) Error de cero: Falta de coincidencia entre el cierre de palpadores y el cero de las escalas. No

es corregible en pie a coliza pero sí en el micrómetro.

2) Error en las divisiones: No es corregible, pero puede tenerse en cuenta en la medición. Las

máquinas modernas de dividir para el grabado de escalas, son extremadamente precisas. Basta decir

que la SIP ha logrado efectuar 1.000 trazos en 1 mm., para corroborar tal aserto. No obstante para

grandes precisiones, la grabación adolece de errores (ya que la misma, sea sobre metal o vidrio, es muy

delicada) que deben ser tenidos en cuenta. Sobre el particular se establece, que los trazos deben ser

netos, rectos (hay casos de trazos circulares o en espiral, sobre vidrio) , y del mismo espesor.

A tal efecto, las casas especializadas, entregan junto con el certificado de calidad del instrumento o de

la máquina, una tabla con los errores verificados en la graduación o en la regla patrón (SIP - Maquinas

de medir). También los accionamientos con tornillos micrométricos, con los posibles errores de paso y

aun dentro de un mismo paso, determinan la provisión de la tabulación de los errores controlados en

fábrica y que permiten efectuar las correcciones correspondientes, al realizar la medición. Hay maquinas

e instrumentos dotados de dispositivos compensadores de los errores que se han producido a lo largo

de la rosca correspondiente, en su proceso de fabricación.

3) Errores producidos por juegos y desgastes.

4) Errores por falta de planitud y paralelismo entre palpadores.

5) Distancias que producen errores de paralaje.

6) Brillo de superficies metálicas que dificultan la visibilidad.

7) Deformaciones temporarias o permanentes.

8) Vibraciones por imperfecta concepción, malos montajes, deficientes

nivelaciones, etc.

9) Fallas en los reguladores de presión.

Page 51: Instrumentos de Mediciones Mecánicas

Instrumentos de Mediciones Mecánicas Pagina Nº 51

Conclusiones para garantizar la corrección de la medición.

Elegir un instrumento adecuado en precisión y campo, a la cota a medir, con sen-

sibilidad y dispersión convenientes.

Poner a punto a la medida exacta, si es posible con una pieza tipo, lo cual proporciona

superficies equivalentes en la palpación de la pieza a controlarse.

Fuerza de medición constante.

Equilibrio de temperaturas. Para grandes precisiones, lo más aproximada a 20° C.

Alineación correcta pieza-instrumento.

Evitar deformaciones parásitas de las piezas deformables.

Tomar el promedio de varias lecturas (no más de 10).

Reiterar con frecuencia el taraje del instrumento.

Trabajar al abrigo del aire exterior, del sol directo, de estufas, de ambientes ácidos, de

polvo, etc.