Practicas de Metrología

7/23/2019 Practicas de Metrologa

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INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR

de la Regin de los Llanos

Manual de prcticas de

MetrologaAcademia de ingeniera industrial

MATERIAL RECOPILADO POR:

ING. FRANCISCO ESTRADA GARCA

Cd. Guadalupe Victoria, Dgo

Julio del 2014

Nombre del alumno:


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Ing. Francisco Estrada Garca

Tabla de contenido

PRCTICA NO.1: TIPOS DE ERRORES EN LA MEDICIN ............................................. 1

PRCTICA NO. 2: METROLOGA DIMENSIONAL: Vernier .............................................. 5

PRCTICA NO. 3: METROLOGA DIMENSIONAL: Micrmetro .................................... 123

PRCTICA NO. 4: ESTUDIO DE r&R .......................................................................... 1921

PRCTICA NO. 5: Medicin de la rugosidad (Ra) ........................................................... 31


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Academia de Ingeniera Industrial

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PRCTICA NO.1: TIPOS DE ERRORES EN LA MEDICIN

1. INTRODUCCIN

La presente prctica Tipos de errores en la medicin es una prctica que se haceen el saln de clases, con instrumentos de medicin bsicos, e inclusive no

importar si no se cuentas con todos los materiales propuestos.

2. OBJETIVO (COMPETENCIA)

El objetivo de la prctica es utilizar los instrumentos de medicin con los que se

dispone sin una preparacin previa del material ya que para lograr el aprendizaje

los instrumentos de medicin deben ser improvisados. Con esto se busca que los

alumnos se den cuenta de la importancia en las empresas de utilizar los

instrumentos de medicin adecuados bajo diferentes condiciones.

3. FUNDAMENTO

Elerror de medicin se define como la diferencia entre el valor medido y el valor

verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medicin y pueden deberse a

distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar

mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinsticos

o sistemticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se

pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocsticas se

denominan aleatorios y estn relacionados con la precisin del instrumento.

4. PROCEDIMIENTO (DESCRIPCIN)

4.1 EQUIPO NECESARIO

Se necesita cualquier cosa a la mano para medir:

Regla de 30 cm

Escuadras


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Cinta de medir (fluxmetro)

** Es necesario que no se prepare el equipo necesario ya que dada la naturaleza

de la prctica se usa cualquier cosa que este al momento para poder medir,

inclusive las manos, los pies, etc.

4.2 MATERIAL DE APOYO

Favor de leer el captulo de tipos de errores en la medicin del libro Metrologa del

autor Carlos Gonzales.

4.3 DESARROLLO DE LA PRCTICA

1. Elegir dentro del saln de clases 5 elementos a medir, estos sern:

El largo del saln

El rea de una de las mesas del saln

La altura al apagador

El rea por donde entra la luz al saln

** No es necesario dar instrucciones precisas de cmo medir lo que se enuncia,

forma parte de la actividad de errores en la medicin

2. Formar equipos de entre4 y 5 alumnos por equipo para que midan cada uno

los objetos que se mencionaron en el paso 1.

3. Que cada uno de ellos mida con sus instrumentos de medicin a la mano

4. Elaborar una tabla comparativa de los resultados de las mediciones.

5. Emitir conclusiones


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5. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Fue posible que todas las medidas fueran iguales?

Cul fue la razn para que no salieran iguales?

Existe una forma ms precisa de medir cada elemento?

Se puede lograr que todos saquen casi la misma medicin, con un pequeo

margen de error?


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6. REFERENCIAS BIBL IOGRFICAS

Wikipedia.(8 de Noviembre de 2012). Obtenido de

http://es.wikipedia.org/wiki/Error_de_medici%C3%B3n

7. Evaluac in de la p rctica

Nomb re del alumno Fecha Cal if icacin Firma del profesor

Trm inos de la c alifi cac in

Mal: No desarrollo las actividades como se describen en el procedimiento

adems de distraer a los dems compaeros.

Regular:Desarrollo las actividades pero no lo hizo a tiempo.

Bien: Desarrollo las actividades segn el procedimiento y en el tiempo

propuesto.

Excelente: Desarrollo las actividades segn el procedimiento y en el tiempo

propuesto, adems realizo aportaciones notables a la prctica.


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PRCTICA NO. 2: METROLOGA DIMENSIONAL: Verni er

1. INTRODUCCIN

El vernier es uno de los instrumentos que ms se utilizan en la industria. Esta

prctica pretende que el alumno aprenda a utilizar el vernier a travs de la medicin

de objetos sencillos de conseguir.


Que el alumno conozca el Calibrador Vernier (o pie de Rey); adems de conocer la

forma correcta de hacer mediciones con dicho instrumento y ejercitarse en la toma

de dimensiones con este instrumento

3. FUNDAMENTO

VERNIER O PIE DE REY

Tambin llamado calibrador, se trata de un instrumento para medir longitudes con

cierta precisin que consta de una parte fija graduada generalmente en milmetros

(y 1/16 de pulgadas), y una parte mvil, llamada nonio. Es decir, consta de una

regla fija de 12 cm, con precisin de un milmetro, sobre la cual se desplaza otra

regla mvil. La regla mvil del vernier divide 9 mm en 10 partes iguales, de manera

que puedan efectuarse lecturas con una precisin de un dcimo de milmetro. Este

calibrador se puede utilizar para medir profundidades, espesores, dimetros

interiores y exteriores.

Ejemplo de una medida con el vernier rectilneo.


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En milmetros

Suponga que la marca de la parte mvil que mejor coincide con alguna de las de la

parte fija es la identificada con el 2. El cero de la parte mvil est entre los 42 y los

43 milmetros.

La lectura L para el ejemplo propuesto ser:

L = 42mm + 0,20 mm = 42,20 mm

La medida entonces se expresar de la siguiente forma: L = 42,20 0,05 mm

Forma correcta de manipulacin del vernier.

TOMA DE MEDICIONES CON EL CALIBRADOR VERNIER

A continuacin le enlistamos algunas sugerencias de lo que debe y no debe hacer

con su calibrador. Eliminar cualquier clase de polvo del calibrador antes de usarlo,

limpiando las superficies de medicin con papel y el cuerpo con una tela que no

suelte pelusa. Recuerde las siguientes precauciones: No aplique excesiva fuerza al

calibrador, ya que podra daar las caras de medicin del calibrador. No deje caer,

ni golpee el calibrador.

No use el calibrador como martillo. No use las puntas para interiores como comps

o rayador, Revise que el cursor se mueva suavemente. (No debe sentirse flojo o

con juego). Utilice los tornillos de presin o fijacin para corregir el problema: Apriete

los tornillos de presin y de fijacin por completo, despus afloje en sentido anti


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horario 1/8 de vuelta (45); verificando nuevamente el cursor, repitiendo el

procedimiento mientras ajuste la posicin angular de los tornillos.

Medicin de Exteriores

Mantenga y mida la pieza de trabajo en una posicin tan cercana a la superficie de

referencia como sea posible, as ser uniforme el desgaste de las superficies de

medicin.

Utilice el desbaste de las puntas nicamente cuando el ancho de las caras de

medicin no quepan sobre la pieza a medir (para medicin en ranuras angostas).

Verifique que las caras de medicin hagan contacto adecuado con la pieza a medir.

Medicin de Interiores.


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Tome la medida cuando las puntas de medicin de interiores estn tan adentro de

la pieza como sea posible.

Medicin de profundidades.

Tome la medicin cuando la cara inferior del cuerpo principal est en contacto

uniforme con la pieza de trabajo.

Medicin de peldao.

Tome la medicin cuando la superficie para medicin de peldao est en contacto

adecuado con la pieza por medir. Evite los errores de Medicin con los

calibradores con vernier o cartula: Leyendo la escala directamente desde el frente,

evitando el error de paralaje. Disminuya el Error de Abbe, acercando la pieza a

medir al eje del brazo principal del calibrador.

Cuando el calibrador sea almacenado por largos periodos o necesite aceite, use un

trapo empapado con aceite para prevenir la oxidacin y ligeramente frote cada


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seccin del calibrador, asegurndose se distribuya el aceite homogneamente

sobre la superficie del calibrador. No exponga el calibrador a la luz directa del sol.

Almacene en un ambiente de baja humedad bien ventilado, libre de polvo. No lo

coloque directamente en el piso. Separe las caras de medicin de 0,2 a 2 mm (,008

a ,08); sin fijar el cursor. Almacene el calibrador en su estuche original (o en una

bolsa de plstico).


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1. Calibrador Vernier


Calibrador Vernier Digital

Tapa-rosca

Clip

Tapa de pluma


2. Tomar el vernier y comenzar a medir cada elemento segn el orden de la

tabla de resultados.

3. Anotar los resultados


Con las mediciones llene las siguientes tablas:

Elem ento Dimetro

exter ior

Dimet ro

inter ior

Profundidad

Tapa rosca

Clip

Tapa de pluma


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Wikipedia. (10 de Diciembre de 2012). Obtenido de http://es.wikipedia.org/wiki/Nonio








propuesto.




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PRCTICA NO. 3: METROLOGA DIMENSIONAL:

Micrmetro

1. INTRODUCCIN

El micrmetro es el segundo de los instrumentos que ms se utilizan en la industria.

Esta prctica pretende que el alumno aprenda a utilizar el micrmetro a travs de la

medicin de objetos sencillos de conseguir.


Que el alumno conozca el micrmetro; adems de conocer la forma correcta de

hacer mediciones con dicho instrumento y ejercitarse en la toma de dimensiones

con este instrumento

3. FUNDAMENTO

El micrmetro es tambin un instrumento de medicin sumamente comn y que

se utiliza para medir las dimensiones de un objeto con alta exactitud y precisin;

del orden de centsimas de milmetros (0.01 mm) o milsimas de pulgada (0.001).

Se trata de un instrumento que basa su funcionamiento dos puntas que se

aproximan entre s por medio de un tornillo micromtrico de alta precisin. Hoy en

da existen en sus versiones nonio grficas o digitales. Es un instrumento lineal

para exteriores, y existen en versiones de caras planas (para cilindros), puntas

(para medicin en sitios estrechos), de platos (para medir distancias entre dientes

de engranes), y otras versiones especializadas. La mxima longitud de medida del

micrmetro es limitada en comparacin al vernier, pero a cambio ofrece una

exactitud y precisin un orden de magnitud superior. Generalmente las longitudes

de medicin e un micrmetro varan en 25 mm, esto es, los ms pequeos miden

de 0 a 25 mm, los

siguientes de 25 a 50 mm, y as sucesivamente.


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Partes del micrmetro

Partiendo de un micrmetro normalizado de 0 a 25 mm, de medida de exteriores,

podemos diferenciar las siguientes partes:

1.Cuerpo: constituye el armazn del micrmetro; suele tener unas plaquitas de

aislante trmico para evitar la variacin de medida por dilatacin.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:MicroB_06.svg


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2.Tope:determina el punto cero de la medida; suele ser de algn material duro

(como "metal duro") para evitar el desgaste as como optimizar la medida.

3.Espiga:elemento mvil que determina la lectura del micrmetro; la punta suele

tambin tener la superficie en metal duro para evitar desgaste.

4.Tuerca de fijacin: que permite bloquear el desplazamiento de la espiga.

5.Trinquete:limita la fuerza ejercida al realizar la medicin.

6.Tambor mvil, solidario a la espiga,en la que est grabada laescala mvilde

50 divisiones.

7.Tambor fijo:solidario al cuerpo, donde est grabada laescala fijade 0 a 25 mm.

Lectura del micrmetro

En elsistema mtrico decimal se utilizan tornillos micromtricos de 25 mm de longitud;

estos tienen un paso de rosca de 0,5 mm, as al girar el tambor toda una vuelta la

espiga se desplaza 0,5 mm.

En el tambor fijo del instrumento hay una escala longitudinal, es una lnea que sirve

de fiel, en cuya parte superior figuran las divisiones que marcan los milmetros, en

tanto que en su lado inferior estn las que muestran los medios milmetros; cuando

el tambor mvil gira va descubriendo estas marcas, que sirven para contabilizar el

tamao con una precisin de 0,5 mm.

En el borde del tambor mvil contiguo al fiel se encuentran grabadas en toda su

circunferencia 50 divisiones iguales, indicando la fraccin de vuelta que se hubiera

realizado; al suponer una vuelta entera 0,5 mm, cada divisin equivale a una

cincuentava parte de la circunferencia, es decir nos da una medida con una

precisin de 0,01 mm.

En la lectura de la medicin con el micrmetro nos hemos de fijar por tanto primero

en la escala longitudinal, que nos indica el tamao con una aproximacin hasta los
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_m%C3%A9trico_decimalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_m%C3%A9trico_decimal


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0,5 mm, a lo que se tendr que aadir la medida que se aprecie con las marcas del

tambor, llegando a conseguirse la medida del objeto con una precisin de 0,01 mm.

En la figura tenemos un micrmetro con una lectura de 6,24 mm, en la escala fija

se puede ver hasta la divisin 6 inclusive, y la divisin de la escala mvil, del tambor,

que coincide con la lnea del fiel es la 24, luego la lectura es 6,24mm


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1. Micrmetro


Calibrador

Cabello

Hoja de libreta

Cuerpo de bolgrafo (pluma)


1. Tomar el micrmetro y el objeto a medir

2. Cerrar el tambor hasta que los palpadores (tope y espiga) toquen el objeto

a medir

3. Tomar lectura

4. Anotar los resultados

5. Repetir los pasos con los dems objetos


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Con las mediciones llene las siguientes tablas:

Espesor

Elemento Lectur a 1 Lectur a 2 Lectura 3 Promedio

Cabello

Hoja de libreta

Cuerpo de pluma


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Wikipedia. (10 de Diciembre de 2012). Obtenido dehttp://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3metro_(instrumento)








propuesto.




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PRCTICA NO. 4: ESTUDIO DE r&R

1. INTRODUCCIN

Siempre que registramos o medimos los resultados de un proceso nos encontramos

con cierta variacin en losdatos obtenidos. Esta variacin puede provenir de dos

fuentes distintas:

Por un lado, siempre habr diferencias intrnsecas entre cualquier par de elementos

que se pretendan medir: se trata de la variacin intrnseca.

Por otro, ningn mtodo de medicin es perfecto: al medir el mismo elemento en

repetidas ocasiones no obtenemos siempre el mismo dato numrico.

En esta prctica, el alumno aprender a realizar un estudio de r & R a un sistema

de medicin.


El objetivo de la prctica es aprender de manera sencilla a utilizar el estudio de

repetitividad y Reproducibilidad en el que se obtiene como resultado si el sistema

de medicin est funcionando adecuadamente.

3. FUNDAMENTO

Los estudios de repetibilidad y reproducibilidad de las mediciones determinan que

parte de la variacin observada en el proceso se debe al sistema de medicin

usado.

La repetibilidad puede ser expresada cuantitativamente en trminos de la dispersin

caracterstica de los resultados. La misma se define, de acuerdo con el VIM

(Vocabulario Internacional de Metrologa), como la proximidad de concordancia

entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mensurando bajo las

mismas condiciones de medicin, donde:
http://www.caletec.com/cursos/analisis_sistema_medida/http://www.caletec.com/cursos/analisis_sistema_medida/


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1. Estas condiciones son llamadas condiciones de repetibilidad.

2. Las condiciones de repetibilidad incluyen: el mismo procedimiento de medicin,

el mismo observador, el mismo instrumento de medicin, utilizado bajo las mismas

condiciones, el mismo lugar, repeticin en un perodo corto de tiempo.

En la figura 1 se muestra el concepto de repetibilidad.

Fig. 1 Representacin grfica del concepto de repetibilidad.

La reproducibilidad se define como la proximidad de concordancia entre los resultados demediciones sucesivas del mismo mensurando bajo condiciones de medicin que cambian.

Donde:

1. Una declaracin vlida de reproducibilidad requiere que se especifique la condicin que

cambia.

2. Las condiciones que cambian pueden incluir: principio de medicin, mtodo de

medicin, observador, instrumento de medicin, patrn de referencia, lugar, condicionesde uso, tiempo.

3. La reproducibilidad puede ser expresada cuantitativamente en trminos de la dispersin

caracterstica de los resultados.


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4. Se entiende que los resultados usualmente son corregidos.

En la figura 2 se muestra una representacin grfica del concepto de reproducibilidad.

Fig. 2 Representacin grfica del concepto de reproducibilidad



Vernier digital o micrmetro digital


5 objetos diferentes a medir.


El mtodo a emplear para llevar a cabo el estudio es el de promedio y rango.

Este mtodo permite descomponer la variabilidad del sistema en dos

componentes independientes: la repetibilidad y la reproducibilidad. Los pasos a

seguir para la implementacin del mismo son los siguientes:

1. Se determinan las piezas que se desean medir, el nmero de operadores y

el nmero de mediciones que debe efectuar cada uno de ellos.


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2. Cada operador realiza las mediciones correspondientes de cada pieza y

consigna los resultados correspondientes en el formato respectivo para su

posterior estudio.

3. Los operadores repiten las mediciones, pero esta vez en diferente orden y

sin observar las mediciones realizadas anteriormente por sus compaeros.

4. Con los datos del formato se procede a calcular el rango de cada operador

por medio de la ecuacin (1).

R = XmxXmn

5. Se calcula el rango promedio de cada operador utilizando la ecuacin

Dnde:

n: es el nmero de mediciones realizadas por cada operador.

6. Se calcula el rango promedio de todos los rangos por medio de la ecuacin

dnde:

m: es el nmero de operadores y Ri es el rango promedio de cada operador.

7. Se calcula el porcentaje de la repetibilidad de las mediciones utilizando la

ecuacin:

Dnde:


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K1: es una constante que depende del nmero de mediciones realizadas

por cada operador y proporciona un intervalo de confianza del 99 %para

estas caractersticas.

Nota: Los valores se encuentran en la tabla 1.

T: es la tolerancia de la caracterstica medida.

R: es el rango promedio de los rangos

8. Se calcula la medicin promedio de cada operador utilizando la ecuacin

Dnde:

n: es el nmero de mediciones por operador,

r es el nmero de partes y x

i es cada una de las medidas del operador.


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9. Se calcula la diferencia entre el promedio mayor y el promedio menor de los

operadores por medio de la ecuacin.

10. Se calcula el porcentaje de reproducibilidad por medio de la ecuacin

Dnde:

K2: es una constante que depende del nmero de operadores y proporciona

un intervalo de confianza del 99 % para estas caractersticas.

XD: es la diferencia entre el promedio mayor y promedio menor de los

operadores.

n: es el nmero de mediciones por operador.

r: es el nmero de partes medidas

T: es la tolerancia de la caracterstica medida.

Nota: Los valores de K2 se encuentran en la tabla 1 y si el valor dentro de la

raz es un nmero negativo, el valor de la reproducibilidad se considera comocero.


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11. Se calcula el porcentaje de la relacin entre la repetibilidad y la

reproducibilidad mediante la ecuacin.

Se interpretan los resultados obtenidos por medio de los siguientes criterios:

Si %R&R < 10 %, se aprueba el sistema de medicin.

Si % R&R est ubicado entre 10 y 30 % se acepta condicional y

temporalmente el sistema de medicin.

Si % R&R > 30 % el sistema de medicin es considerado como no aceptable

y requiere mejoras en cuanto al operador, equipo, mtodo, condiciones,

etctera.

Despus de analizar la informacin que resulta del anlisis de repetibilidad y

reproducibilidad, es posible evaluar las causas que originan la variacin del

sistema o del instrumento.

Si la repetibilidad es mayor a la reproducibilidad las posibles causas son: El

instrumento necesita mantenimiento, el equipo requiere ser rediseado para

ser ms rgido, el montaje o ubicacin donde se efectan las mediciones

necesita ser mejorado y/o, existe una variabilidad excesiva entre las partes.

Si la reproducibilidad es mayor que la repetibilidad, las causas pueden ser:

El operador necesita mejor entrenamiento en cmo utilizar y como leer el

instrumento, la indicacin del instrumento no es clara, no se han mantenido


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condiciones de reproducibilidad (ambientales, montaje, ruidos, etctera) y/o

el instrumento de medicin presenta deriva.


Cmo se encuentra su sistema de medicin?

Cree que puede ser mejorado?

En caso de mejorar, Por dnde comenzara la mejora?

Emita una conclusin como si la fuera a entregar al jefe de la empresa en dondejustifique una propuesta al sistema de medicin. (mximo un cuarto de cuartilla).


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Portuondo Paisan, Y., & Portuondo Moret, J. (7 de Diciembre de 2012). Obtenido de La

repetibilidad y reproducibilidad en el aseguramiento de la calidad de los procesos de

medicin








propuesto.



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PRCTICA NO. 5: Medic in de la rugo sidad (Ra)

1. INTRODUCCIN

En mltiples productos, el acabado superficial juega un papel importante, por

ejemplo en el caso de los lentes utilizados en los telescopios un acabado superficial

que se sale de la especificacin podra producir una imagen distorsionada

provocando que los cientficos tuvieran errores un sus investigaciones.

Existen diferentes mtodos para la medicin de la rugosidad, para este manual se

presentara una prctica en la que se aprender a calcular la Rugosidad aritmtica.

En esta prctica, el alumno aprender a realizar la medicin de rugosidad aritmtica

(Ra).


El objetivo de la prctica es aprender a realizar la medicin de la rugosidad

aritmtica, de manera terica mediante la simulacin de un corte de seccin

transversal de alguna superficie. Tambin se aprender a utilizar el rugosmetro

marca Mitutoyo para medir Ra.

3. FUNDAMENTO

En mecnica la rugosidad es el conjunto de irregularidades que posee una

superficie.

La mayor o menor rugosidad de una superficie depende de su acabado superficial.

ste, permite definir la microgeometra de las superficies para hacerlas vlidas para

la funcin para la que hayan sido realizadas. Es un proceso que, en general, habr

que realizar para corregir los errores de forma y las ondulaciones que pudiesen

presentar las distintas superficies durante su proceso de fabricacin (fundicin,

forja, laminacin, etc).


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En el Sistema Internacional la unidad de rugosidad es el micrmetro o micra

(1micra= 1 m = 0,000001 m = 0,001 mm), mientras que en el sistema anglosajn

se utiliza la micropulgada ("). Esta medida se indica en los planos constructivos de

las piezas mediante signos y valores numricos, de acuerdo a la normas de calidad

existentes, que varan entre pases.

Para medir la rugosidad de las piezas se utilizan instrumentos electrnicos llamados

rugosmetros, que miden la profundidad de la rugosidad media (Rz) y el valor de la

rugosidad media (Ra) expresada en micras y muestran la lectura de la medida en

una pantalla o en un documento grfico.



Rugosmetro marca Mitutoyo


5 superficies a medir


Para la elaboracin de la prctica se llevar a cabo la medicin de algunas 5

superficies diferentes es importante seguir las instrucciones del aparato para

medir rugosidad marca Mitutoyo, ya que es un aparato costoso.

Los pasos a seguir para la prctica son los siguientes:

1. Se desempaca el rugosmetro (aparato para medir rugosidad)

2. Se realizan las conexiones necesarias.

3. Se prepara la superficie de manera que al encender el aparato, el

desplazamiento que realiza al palpador lo haga casi de manera horizontal.

4. Se coloca el bloque patrn para realizar una primera prueba de medicin de

rugosidad.


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5. Se calibra para leer la medicin en el sistema Ra.

6. Se procede a leer a travs del botn ok

7. Si el resultado es satisfactorio, se procede a remover al bloque patrn y se

coloca el objeto o superficie a medir.

8. Se siguen los pasos 5 y 6.

9. Se anotan los resultados.


Responda a las siguientes preguntas:

Suponga que ms rugoso es sinnimo de spero y menos rugoso tiene un lmite

mximo cualitativo llamado liso.

Cul superficie tiene una rugosidad ms notable?

Enliste desde el ms liso hasta el ms spero:

Cuando una superficie es rugosa, significa que est defectuosa? Explique

ampliamente.

Explique con sus propias palabras el mtodo Rugosidad aritmtica (Ra):


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Wikipedia. (14 de Diciembre de 2012). Obtenido de

http://es.wikipedia.org/wiki/Rugosidad_(mec%C3%A1nica)







Bien: Desarrollo las actividades segn el procedimiento y en el tiempopropuesto.



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