Curso de Metrología

10/12/14 1012-00-M-PP-011-METROLOGÍA RV0

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METROLOGÍA

INSTRUCTOR: Juan Córdova Huamán

INST: Juan Córdova Huamán 1012-00-M-PP-011-METROLOGÍA RV0

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Contenido

Conceptos Generales

Instrumentos de Medición por Lectura Directa

Instrumentos de Medición por Comparación

Operación y Mantenimiento

1012-00-M-PP-011-METROLOGÍA RV0

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1. Conceptos Generales

Medición

Obtener la cantidad de veces que una cierta unidad de medida se encuentra contenida entre límites visibles fijados, tales como: Diámetros, profundidades, espesores, etc. en los cuales se deben tomar distancia entre dos planos paralelos o entre superficies cilíndricas o esféricas.

¿Qué es la Metrología?

Estudio de las técnicas y los instrumentos destinados a la medición.

En nuestro caso de las dimensiones de los distintos elementos mecánicos que conforman un equipo o instalación, con fines de fabricación, verificación y control según las normas y especificaciones pertinentes.

INST: Juan Córdova Huamán


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Conceptos Generales

Este último podrá apreciar a “ojo” si el tamaño de la menor división lo permitiera, cual es la medida más aproximada a la real. Por ejemplo, en el caso de que la menor división fuera el milímetro, podrá apreciar hasta las décimas de milímetros (ver figura). Lectura: 10 mm + ~0.6 mm = ~10.6 mm

Exactitud de las Mediciones

Las medidas obtenidas nunca son exactas.

La precisión de la medida depende de la calidad del instrumento (desgaste, divisiones inexactas o irregulares), de su menor división, condiciones ambientales (temperatura, etc.) y habilidad del operador.

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Conceptos Generales

Cuando se mide se introducen errores en la medición, siendo este error (e) igual a la diferencia entre el valor real (m) y la medida realizada (m i) :

e = m – mi

Errores Sistemáticos

Causados por defecto del instrumento, del método empleado o por fallas del observador. Son difíciles de detectar, y por más mediciones que se hagan siempre estarán todas ellas afectadas del mismo error.

Errores Accidentales

Producidos por causas fortuitas. Varían al azar, pudiendo producirse en un sentido o en otro (en más o en menos) y no tienen siempre el mismo valor absoluto. Son muy frecuentes y se presentan generalmente por descuido del observador. Es posible disminuirlos mediante cálculos estadísticos.

Error de Medición (e)



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Unidades de Medición

Medidas de Longitud

Conceptos Generales

Sistema Unidad Símbolo Valor

metro m

Internacional milímetro mm 1000 mm = 1 m

micrón µ 1000 µ = 1 mm

pie (foot) ft ( ' )

Inglés pulgada (inch) pulg, (in), ( ") 12 in =1 ft

mil mil 1000 mil = 1 in



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Conceptos Generales

Medidas angulares

Sistema Unidad Símbolo Valor

grado sexagesimal

( º )

Métrico minuto( ' )

60 ' = 1 º

segundo( " ) 60 " = 1 '

Internacional Radián rad 2π rad = 360 º



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Conceptos Generales

Factores de Conversión usuales

Para convertir Multiplicar por

metros a milímetros 1000

milímetros a pulgadas 0.0394

pulgadas a milímetros 25.401

mils a micrones 25.401



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Dilatación de los Metales vista a nivel molecular

Conceptos Generales

Influencia de la Temperatura en la Medición

Debido a la dilatación que sufren los metales con la temperatura, cuando se necesita obtener medidas de gran precisión, hay que tener en cuenta la variación que sufren tanto los elementos a medir como los propios instrumentos de medición.



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Conceptos Generales

Donde: lo es la medida registrada a la temperatura base.

l es la medida obtenida a la temperatura ambiente

∆ t la diferencia entre la temperatura ambiente y la de base

δ es el coeficiente de dilatación del material (1/°C).

Signo más (+) para las temperaturas mayores a la de base

Sgno menos (-) para las menores a ella.

l = lo ± loδ ∆t = lo ( 1 ± δ ∆t )

Los valores obtenidos deben corregirse a una temperatura base, utilizando la conocida ecuación:



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2. Instrumentos de Medición por Lectura Directa

Son instrumentos calibrados con los cuales se miden las piezas mecánicas, leyéndose en la escala el valor correspondiente.

Regla graduada

Barras de acero de sección rectangular, sobre las cuales se han grabado las divisiones en milímetros o en pulgadas.



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Calibrador Vernier o Pie de Rey


Componentes de un Calibrador típico con Tornillo de Freno



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Tipos de Mediciones

El calibrador puede efectuar tres tipos de medición.

Exteriores Interiores Profundidad




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Graduaciones

La regleta, regla fija o escala principal

Milímetros ó 0.5 mm, en dieciseisavos (1/16) ó en 0.025 (1/40) pulg.

El vernier (nonio, escala o reglilla).

0.05 (1/20) ó 0.02 (1/50) mm, en 1/128 pulg. ó 0.001 (1/1000) pulg




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Los últimos valores se conocen como las lecturas mínimas o apreciaciones de los Calibradores Vernier y se obtiene dividiendo la menor división de la regla fija por el número de divisiones del vernier o nonio.

Ejemplo: La menor división de la regla fija es 1 mm y el nonio está dividido en 20 divisiones, la apreciación será: 1 mm/20 = 0.05 mm.

Ejemplo: La menor división es 1/16" y el número de divisiones del vernier fuera 8, la apreciación será: (1/16")/8 = 1/128".


Apreciación



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Tipos de Calibradores

Calibrador con Tornillo de Freno

El tornillo de freno permite deslizar el cursor o impedir su movimiento según se afloje o se ajuste respectivamente.




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Calibrador de Botón

Está equipado con un botón o pulsador en lugar del tradicional tornillo de freno. Si el botón se oprime, el cursor puede deslizarse a lo largo de la regleta, cuando el botón se suelta, el cursor se detiene automáticamente.




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Calibrador con Tornillo de Ajuste

Equipado con un tornillo de ajuste el cual se utiliza para mover el cursor lentamente cuando se usa como un calibrador fijo, este tipo permite el ajuste fácil del cursor.




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Calibrador de Dial

Equipado con un indicador de dial en lugar de un nonio para permitir la lectura fácil de la escala.




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Calibrador Digital

Este instrumento es la versión moderna del clásico calibrador vernier, en la cual un circuito electrónico reemplaza a las escalas graduadas y a la vista del operador.

La lectura se lee directamente en una pantalla de cristal líquido (LCD).




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Micrómetro

Instrumento para obtener mediciones más precisas, que las que pueden obtenerse con un Calibrador Vernier.




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Componentes de un Micrómetro de Exteriores típico

Componentes




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Componentes de un Micrómetro de Interiores típico




24Instrumentos de Medición por Lectura Directa

Clasificación de Micrómetros

Micrómetros Palmer de Exteriores

Diseñado para obtener medidas exteriores, puede ser de diversos tamaños dependiendo del rango a medir.




Micrómetro de tipo yunque intercambiable.

Con un micrómetro equipado con un yunque intercambiable es posible medir un amplio rango de longitudes.




Micrómetro de Interiores típico Tipo Calibrador

Micrómetros de Interiores

Diseñados para la medición de diámetros interiores, ranuras, canales, etc.



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Micrómetros Misceláneos

Existen diversos tipos de micrómetros diseñados para cumplir con todos los requerimientos de la industria.


Micrómetro para Materiales Blandos (papel, tela, caucho, etc




Micrómetro de Profundidad




Micrómetro de Dial para Laminas Micrómetro Digital




Micrómetro de Engranajes Micrómetro de Marco Profundo



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Calibres de profundidad

Para ña medición más precisa de profundidades.





Goniómetro

Goniómetros

Funcionan como una falsa escuadra pero poseen un transportador en el cual se puede leer directamente el ángulo. Uno de los más sencillos está constituido por un semicírculo graduado (transportador) y un brazo móvil que tiene un índice señalador de ángulo. El brazo móvil puede girar teniendo como eje el centro del semicírculo.




Transportador Universal

Transportador Universal

Es un instrumento compuesto, de gran precisión y adaptabilidad, que sirve para marcar, transportar y obtener ángulos, centros de piezas cilíndricas y alturas o profundidades. Consta de una regla milimetrada en la cual puede insertarse un disco con un transportador y una escala vernier.



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La medición se obtiene comparando la dimensión de una pieza con otra que se toma como patrón.

Indicadores o Comparadores de Dial

Mecanismos de relojería que transforma el movimiento rectilíneo de los contactos o palpadores en un movimiento circular, el cual puede observarse en un cuadrante de reloj que se encuentra dividido en varias partes, siendo los más comunes los que divididos en 0,01mm.

El comparador se usa para el control de piezas con una mesa y soportes adecuados y con una barra o cremallera que permite el desplazamiento del comparador. También se puede acoplar a una base magnética.

La aguja del reloj puede desplazarse para ambos lados, según la medida sea menor o mayor que la que se considera nominal o correcta.

3. Instrumentos de Medición por Comparación



35Instrumentos de Medición por Comparación

Comparador de Dial Soporte con Base Magnética



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Calibres de Tolerancias


Calibres para Pernos o Ejes

El eje debe pasar en una de las mandíbulas y no pasar en la otra.




Calibres para Agujeros Cilíndricos

El calibre debe poder penetrar con uno de sus pernos calibrados en el agujero, y el otro no debe poder penetrar el mismo.



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Calibres para Espesores de Superficies Planas

Para controlar superficies planas de igual forma que en los casos anteriores.




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Calibres para Interiores de Superficies Planas

Controlan el interior o espacio entre dos superficies planas.


Calibres para Agujeros Cónicos y Troncocónicos

Controlan interiores o agujeros cónicos o tronco cónicos.

Agujeros Cónicos Agujeros Tronco cónicos




Calibres para roscas

Son similares a los calibres para ejes y para agujeros cilíndricos, nada más que vienen con roscas pasa y no pasa, para cada tipo de roscas interiores y exteriores. Tienen gran rigidez y las zonas de contacto son trabajadas y pulidas con gran precisión.

Roscas interiores Roscas Exteriores




Radios externos Radios internos

Calibres para radios

Son calibres para verificar perfiles. Son de acero laminado duro, inoxidable y satinado. Están construidos de diferentes radios, tanto para superficies circulares externas como internas.



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Sondas o Calibres de Espesores

Son delgadas hojas de acero que varían de espesor y sirven para medir ranuras estrechas, entalladuras o espacios entre superficies que no están en contacto pero sí muy cercanas. Están construidas generalmente de espesores de 0.05 a 0.50 mm, o desde 0,002 a 0,025 pulgadas. Forman un paquete que se despliega según la sonda que se desea utilizar.




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Peines o Calibres para Roscas

Consiste en un juego de plantillas, denominadas también cuenta hilos, que tienen la forma de las distintas roscas, tanto para interiores como para exteriores. Se construyen para roscas Métricas, Whithworth y SAE.




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¿Cómo se lee el Calibrador Vernier?

Sistema Internacional

Ejemplo 1

4. Operación y Mantenimiento



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Paso 1

Se localiza en que punto de la escala de la regleta se encuentra el CERO de la escala del nonio. Este punto indica el valor obtenido.Siempre se lee la graduación de la regleta más próxima a la izquierda del CERO del nonio.En el ejemplo el punto esta entre 43 mm. y 44 mm sobre la escala de la regleta.

Entonces la primera lectura será 43 mm.

Paso 2

Sobre la escala del nonio, se localiza la graduación que se encuentre alineada con una graduación de escala de la regleta.En este caso esta graduación es "6", entonces la lectura será 6/10 = 0.6 mm.

Paso Final

Se procede a sumar las dos lecturas obtenidas: 43 + 0.6 = 43.6 mm



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Ejemplo 2


Ejemplo 3



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Sistema Inglés

Ejemplo 1


Paso 1

El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 2 4/16 y 2 5/16 pulg, sobre la escala de la regleta

Entonces la lectura será 2 4/16 pulg.



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Paso 2

Sobre la escala del nonio, localice la graduación que se encuentre alineada con una graduación sobre la escala de la regleta.

Esta graduación es "6", lo que indica una lectura de 6/128 pulg

Paso Final

Sumando las dos lecturas se tiene:

Entonces la lectura correcta será: 2 19/64 pulg.


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Ejemplo 2


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Paso 1

El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 4 3/16 y 4 4/16 pulg, sobre la escala de la regleta

Entonces la lectura será 4 3/16 pulg.

Paso 2

La graduación del nonio que se encuentra alineada con una graduación sobre la escala de la regleta es "4", lo que indica una lectura de 4/128 pulg

Paso Final

Sumando las dos lecturas se tiene:

4 3/16 + 4/128 = 4 24/128 + 4/128 = 4 28/128

La lectura será 4 7/32 pulg.


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Ejemplo 3

Escalas en fracciones decimales

Paso 1

Leemos 2.400 pulg.

Paso 2

La graduación 18 sobre la escala del nonio está en línea con una graduación de la escala de la regleta, esta lectura es 18/1000 ó 0.018 pulg.

Paso final

2.400 + 0.018, entonces la lectura será 2.418 pulg.


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Recomendaciones Generales de Operación y Mantenimiento del Calibrador Vernier

Recomendaciones Generales previas a la Medición

El contacto de los picos es mejor cuando una banda uniforme de luz pasa a través de las superficies de medición.


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Coloque el calibrador hacia arriba sobre una superficie plana, con el medidor de profundidad hacia abajo, empuje este medidor, si las graduaciones cero en la regleta y la escala del nonio están desalineadas, el medidor de profundidad está anormal.


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Ajuste correcto de Calibrador sobre el objeto a medir

Coloque el objeto sobre el banco de trabajo, sostenga el calibrador en ambas manos, ponga el dedo pulgar sobre el botón y empuje las quijadas del nonio contra el objeto a medir, aplique sólo una fuerza suave.

Método correcto de manejar los calibradores


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Medición de Exteriores

Coloque el objeto tan profundo como sea posible entre las quijadas.


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Si la medición se hace al extremo de las quijadas, el cursor podría inclinarse resultando una medición inexacta.


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Sostenga el objeto a escuadra con las quijadas como se indica en la figura, de otra manera, no se obtendrá una medición correcta.


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Medición de Interiores

En esta medición es posible cometer errores a menos que se lleve a cabo ,muy cuidadosamente, introduzca los picos totalmente dentro del objeto que se va a medir, asegurando un contacto adecuado con las superficies de medición y tome la lectura.


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Es una buena práctica medir en ambas direcciones a-a y b-b en A-3 para asegurar una correcta medición.

Al medir el diámetro interior de un objeto, tome el valor máximo (A-3) al medir el ancho de una ranura tome el valor mínimo (B-3).


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Medición de agujeros pequeños

La medición de pequeños diámetros interiores es limitada, estamos expuestos a confundir el valor aparente "d" con el valor real "D".

El mayor valor "B" en la figura o el menor valor "D" es el error.


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Medición de profundidad

En la medición de la profundidad, no permita que el extremo del instrumento se incline, no deje de mantenerlo nivelado.


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Ejemplos de métodos de medición, correctos e incorrectos.

La esquina del objeto es más o menos redonda, por lo tanto, gire la muesca de la barra de profundidad hacia la esquina.


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Tenga cuidado, no coloque ningún peso encima del calibrador, podría torcerse la regleta.

Almacenamiento adecuado del calibrador después de usarlo


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No golpee los extremos de las quijadas y picos ni los utilice como martillo.

No golpee los extremos de las quijadas


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No utilice el calibrador para medir algún objeto en movimiento.

No mida un objeto mientras esté en movimiento.


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¿Cómo se lee el Micrómetro?

Conocimientos para la lectura

La línea de revolución sobre la escala, está graduada en milímetros, cada pequeña marca abajo de la línea de revolución indica la mitad de la graduación superior, es decir 1/2 mm = 0.5 mm.

El micrómetro mostrado a continuación es para el rango de medición de 25 mm a 50 mm y su grado más bajo de graduación representa 25 mm.


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Un micrómetro con rango de 0 a 25 mm, tiene como graduación más baja el 0.

Una vuelta del manguito representa un movimiento de exactamente .5 mm a lo largo de la escala, la periferia del extremo cónico del manguito, está graduada en cincuentavos (1/50); con un movimiento del manguito a lo largo de la escala, una graduación equivale a .01 mm.


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Ejemplos de Medición Sistema Internacional

Ejemplo 1

Paso 1

Lea la escala (I) sobre la línea de revolución. La lectura es 56 mm.

Paso 2

Vea si el extremo del manguito sobrepasa la marca 0.5 mm en la escala (II), si es así agregue entonces 0.5 mm (figura A)

Si no sobrepasa la marca de 0.5 mm, no agregue nada. (figura B)


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Paso 3

Observe en la escala (III) sobre el manguito, que graduación coincide con la línea de revolución. En nuestro caso la lectura será 0.47 mm.

Paso Final

La sumatoria de las lecturas obtenidas en los pasos 1, 2 y 3, será la medición final. Entonces será 56 + 0.5 + 0.47 = 56.97 mm


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Paso 1 37.

Paso 2 0.5

Paso 3 0.11

Paso 4 0.008 (visualmente)

Paso final 37.618 mm

Ejemplo 2


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La lectura es la siguiente:

Paso 1 7.

Paso 2 0.5

Paso 3 0.29

Paso 4 0.003

Paso final 7.793 mm

Ejemplo 3

El caso mostrado es para un micrómetro con un nonio.


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Ejemplo 5

En un micrómetro tipo europeo, la escala del manguito está graduada en centésimas (1/100) para permitir la lectura directa 0.01 mm.

La lectura correcta es 5.93 mm.


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Ejemplos de Medición Sistema Inglés

Micrómetro para medidas entre el rango de 2 a 3 pulgadas.

La escala bajo la línea de revolución está graduada en 0.025 pulg. En consecuencia, los dígitos 1, 2 y 3 sobre la línea de revolución representan 0.100, 0.200 y 0.300 pulgadas respectivamente.

El extremo cónico del manguito está graduado en veinticincoavos (1/25); por lo tanto una graduación del movimiento del manguito a lo largo de la escala graduada equivale a 0.001 pulg.


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Ejemplo 1



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Paso 1 y 2

Lea la escala sobre la línea de revolución, esta indica: 0.2 + 0.05 pulg.

Paso 3

Lea la graduación sobre el manguito que coincida con la línea de revolución de la escala. Esta es 21 es decir 0.021 pulg.

Paso final

La lectura correcta es el total de las lecturas en los pasos 1, 2 y 3.

0.2 + 0.05 + 0.021 = 0.271 pulg.


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Ejemplo 2

Paso 1 2.3

Paso 2 0.05

Paso 3 0.011

Paso 4 0.0009 (visualmente)

Paso final 2.3619 pulg.


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Ejemplo 3

En el micrómetro provisto de nonio mostrado la lectura correcta es la siguiente.

Paso 1 0.1

Paso 2 0.025

Paso 3 0.018

Paso 4 0.0004 (con el nonio)

Paso final 0.1434 pulg.


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Recomendaciones Generales de Operación y Mantenimiento del Micrómetro

Limpieza del Micrómetro

El mantenimiento adecuado del micrómetro es esencial, antes de guardarlo, no deje de limpiar las superficies del husillo, yunque, y otras partes, removiendo el sudor, polvo y manchas de aceite, después aplique aceite anticorrosivo.


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Uso adecuado del Micrómetro

Para el manejo adecuado del micrómetro, sostenga la mitad del cuerpo en la mano izquierda, y el manguito o trinquete en la mano derecha, mantenga la mano fuera del borde del yunque.

Método correcto


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Inmediatamente antes de que el husillo entre en contacto con el objeto, gire el trinquete suavemente, con los dedos, cuando el husillo haya tocado el objeto de tres a cuatro vueltas ligeras al trinquete a una velocidad uniforme (el husillo puede dar 1.5 o 2 vueltas libres). Hecho esto, se ha aplicado una presión adecuada al objeto que se está midiendo.


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Si acerca la superficie del objeto directamente girando el manguito, el husillo podría aplicar una presión excesiva de medición al objeto y será errónea la medición.

Cuando la medición esté completa, despegue el husillo de la superficie del objeto girando el trinquete en dirección opuesta.


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Paralelismo de las superficies de medición

Verificación de la Alineación del Cero

Cuando el micrómetro se usa constantemente o de una manera inadecuada, el punto cero puede desalinearse. Si el instrumento sufre un golpe fuerte, el paralelismo y la planitud del husillo y el yunque, algunas veces se desajustan y el movimiento del husillo es anormal.


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El husillo debe moverse libremente.

El paralelismo y la planitud de las superficies de medición en el yunque deben ser correctas.

El punto cero debe estar en posición (si está desalineado siga las instrucciones para corregir el punto cero).


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Asegurar el contacto correcto entre el micrómetro y el objeto.

Es esencial poner el micrómetro en contacto correcto con el objeto a medir. Use el micrómetro en ángulo recto (90º) con las superficies a medir.

Métodos de medición


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Cuando se mide un objeto cilíndrico, es una buena práctica tomar la medición dos veces; cuando se mide por segunda vez, gire el objeto 90º.

No levante el micrómetro con el objeto sostenido entre el husillo y el yunque.

No levante un objeto con el micrómetro


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No gire el manguito hasta el límite de su rotación, no gire el cuerpo mientras sostiene el manguito.


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Como corregir el Punto Cero

Método 1

Cuando la graduación cero está desalineada.

Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque).

Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero de la escala graduada.

Gire la escala graduada para prolongarla y corregir la desviación de la graduación.

Verifique la posición cero otra vez, para ver si está en su posición.


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Método 2

Cuando la graduación cero está desalineada dos graduaciones o más.

Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque)

Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero del trinquete, sostenga el manguito, gírelo del trinquete, sostenga el manguito, gírelo en sentido contrario a las manecillas del reloj.


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Empuje el manguito hacia afuera (hacia el trinquete), y se moverá libremente, relocalice el manguito a la longitud necesaria para corregir el punto cero.

Atornille toda la rosca del trinquete y apriételo con la llave.

Verifique el punto cero otra vez, y si la graduación cero está desalineada, corrijala de acuerdo al método 1.

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