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METROLOGÍA GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 1 de 81 Nº PRÁCTICA: MANEJO Y USO DEL CALIBRE FECHA: …./…./…. Este instrumento sirve para medir longitudes (o espesores), interiores y profundidades. 1. Mordazas para medidas externas. 2. Mordazas para medidas internas. 3. Coliza para medida de profundidades. 4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros. 5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada. 6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido. 7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido. 8. Botón de deslizamiento y freno. Posee una regla dividida en mm. y otra dividida en pulgadas y un nonius. Para medir longitudes se utilizan los topes A; para medir los interiores los topes B; y para medir profundidades se utiliza la varilla C que se desplaza por la parte posterior de la regla.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 1 de 81

Nº PRÁCTICA: MANEJO Y USO DEL CALIBRE

FECHA: …./…./….

Este instrumento sirve para medir longitudes (o espesores), interiores y profundidades.

1. Mordazas para medidas externas.

2. Mordazas para medidas internas.

3. Coliza para medida de profundidades.

4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros.

5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.

6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.

7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.

8. Botón de deslizamiento y freno.

Posee una regla dividida en mm. y otra dividida en pulgadas y un nonius.

Para medir longitudes se utilizan los topes A; para medir los interiores los topes B; y para medir

profundidades se utiliza la varilla C que se desplaza por la parte posterior de la regla.

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METROLOGÍA

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DETERMINACIÓN DEL ERROR DE CERO DEL INSTRUMENTO

Teóricamente una medida de longitud nula (cuando el calibre está en la posición de cerrado)

debería marcar cero en la escala del calibre. Sin embargo, debido al manejo incorrecto del aparato,

debido a un golpe o al envejecimiento del mismo puede ocurrir que se obtenga un resultado diferente

de cero. Esto se conoce como error de “0”.

Todas las medidas que se realicen con este aparato vendrán afectadas por el error de cero. Al

ser un error sistemático (el error afecta de la misma forma a todas las medidas realizadas con el mismo

aparato), se puede corregir. Para ello la lectura de cero se sumará a la medida del instrumento si el error

de cero es negativo y se restará si el error de cero es positivo.

Una vez determinado el error de cero, se deberán corregir todas las medidas que se realicen con

ese aparato restando o sumando a la medida realizada el error de cero.

Procedimiento:

1. COLOCAR EL CALIBRE EN LA POSICIÓN CERO. Acercar suavemente las mordazas a la posición de

cierre sin forzar el instrumento.

2. OBSERVAR LA POSICIÓN DEL NONIUS. Observar la primera posición del nonius coincide

exactamente con la posición “0” de la regla. Si no fuera así observar que división del nonius

coincide exactamente con una división de la regla.

3. ANOTAR EL RESULTADO (lo más habitual es que sea cero o muy cercana a él, del orden de 0,05

mm positivo o negativo).

ERROR DE CERO: ……….. ± ……….. mm

Ejemplo:

a) En el caso de que el error de cero fuera positivo y con un valor de 0,10 ± 0,05 mm. Para una

medición que se observa en el calibre de 23,15 ± 0,05 mm habría que restar a la medición

los 0,10 mm como error de cero (podemos decir que el calibre mide “de más”). Así la

medida real sería: 23,15 mm – 0,10 mm = 23,05 ± 0,05 mm.

b) En el caso de que el error de cero fuera negativo y con un valor de - 0,10 ± 0,05 mm. Para

una medición que se observa en el calibre de 23,15 ± 0,05 mm habría que sumar a la

medición los 0,10 mm como error de cero (podemos decir que el calibre mide “de menos”).

Así la medida real sería: 23,15 mm + 0,10 mm = 23,25 ± 0,05 mm.

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CÁLCULO DEL VOLUMEN DE UNA PLACA METÁLICA RECTANGULAR

Tras hallar el error de cero del calibre, calcularemos el volumen de una placa metálica

rectangular:

Procedimiento:

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la

sensibilidad del aparato.

1. Determinamos el grosor: (a) ………………±………. mm.

2. Determinamos un lado de la placa: (b) ………………±………. mm.

3. Determinamos el otro lado de la placa: (c) ………………±………. mm.

4. Calcular el volumen como producto de las tres dimensiones y añadiendo la incertidumbre

del resultado:

cbaV ××=

NOTA 1: recordar sumar o restar el error de cero a cada una de las medidas para la obtención del

resultado correcto.

NOTA 2: CALCULO DE LA INCERTIDUMBRE DE UN PRODUCTO

La incertidumbre relativa de un resultado de un producto o de una división corresponde a la raíz

cuadrada de la suma de los cuadrados de las incertidumbres relativas (en tanto por 1 de los datos).

Expresado con fórmulas sería:

aAcCbB ±=±×± )()( 22 )()(( CcBbAa +=

22 )()( CcBbAa +×=

NOTA 3: CÁLCULO DE LA INCERTIDUMBRE DE UNA SUMA O RESTA

La incertidumbre absoluta de un resultado corresponde a la raíz cuadrada de las suma de las

incertidumbres absolutas de los datos:

aAcCbB ±=±+± )()(

22 cba +=

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METROLOGÍA

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CALCULO VOLUMEN PLACA METÁLICA

RESULTADO: ………………………… ± ………….. mm3

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METROLOGÍA

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CÁLCULO DEL VOLUMEN DE UN CILINDRO

Calcularemos en este caso el volumen de un cilindro similar al de la figura

Procedimiento:

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la

sensibilidad del aparato.

1. Para hallar el volumen interior del cilindro, se medirán:

• La longitud total (l) : ………………±………. mm.

• El diámetro exterior (d) : ………………±………. mm.

2. Se hallará el volumen del cilindro con la fórmula correspondiente, añadiendo la

incertidumbre:

4

2dlV

⋅⋅= π

NOTA: Tener en cuenta las notas del ejercicio anterior a la hora de obtener el resultado.

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CALCULO VOLUMEN DE UN CILINDRO

RESULTADO: ………………………… ± ………….. mm3

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 7 de 81

CÁLCULO DEL VOLUMEN DE UNA PIEZA CON ORIFICIO CILINDRO INTERIOR

Calcularemos en este caso el volumen de una pieza similar a la representada en la figura. Se

trata de dos cilindros cuyo volumen deberemos restar.

Procedimiento:

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la

sensibilidad del aparato.

1. Para hallar el volumen interior del cilindro, se medirán:

• La longitud total (l) : ………………±………. mm.

• El diámetro interior (d) : ………………±………. mm.

2. Se hallará el volumen del cilindro interior con su incerticumbre:

4

2dlVi

⋅⋅= π

3. Para hallar el volumen exterior del cilindro, se medirán:

• La longitud total (L) : ………………±………. mm.

• El diámetro exterior (D) : ………………±………. mm.

4. Se hallará el volumen del cilindro exterior con su incertidumbre

4

2DLVe

⋅⋅= π

5. El volumen final será la resta del volumen de los dos cilindros:

⋅⋅−

⋅⋅=−44

22 dl

DLVV ie

ππ

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METROLOGÍA

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NOTA: Tener en cuenta las notas del ejercicio anterior a la hora de obtener el resultado.

CALCULO VOLUMEN DE UNA PIEZA PROBLEMA

RESULTADO: ………………………… ± ………….. mm3

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METROLOGÍA

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Nº PRÁCTICA: MANEJO Y USO DEL MICRÓMETRO O PALMER

FECHA: …./…./….

El micrómetro, que también es denominado Palmer, es un instrumento de medición cuyo

nombre deriva etimológicamente de las palabras griegas μικρο (micros, pequeño) y μετρoν (metron,

medición).

Su funcionamiento se basa en un tornillo micrométrico que sirve para valorar el tamaño de un

objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o de milésimas de milímetro (0,01 mm y

0,001 mm respectivamente).

Para realizar la medida se dispone de dos extremos, un móvil y otro fijo. El móvil se aproxima

gracias a un tornillo de rosca fina que dispone en su contorno de una escala grabada, la cual puede

incorporar un nonio. La longitud máxima a medir con el micrómetro de exteriores es de 25 mm

normalmente, si bien también los hay de mayor tamaño.

Además, suele tener un sistema para limitar la torsión máxima del tornillo, necesario pues al ser

muy fina la rosca no resulta fácil detectar un exceso de fuerza que pudiera ser causante de una

disminución en la precisión.

1. Cuerpo: constituye el armazón del micrómetro; suele tener unas plaquitas de aislante térmico

para evitar la variación de medida por dilatación.

2. Tope: determina el punto cero de la medida; suele ser de algún material duro (como "metal

duro") para evitar el desgaste así como optimizar la medida.

3. Espiga: elemento móvil que determina la lectura del micrómetro; la punta suele también tener la

superficie en metal duro para evitar desgaste.

4. Palanca de fijación: que permite bloquear el desplazamiento de la espiga.

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

6. Tambor móvil, solidario a la espiga, en la que está grabada la escala móvil de 50 divisiones.

7. Tambor fijo: solidario al cuerpo, donde está grabada la escala fija de 0 a 25 mm.

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METROLOGÍA

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

El principio de funcionamiento de un micrómetro se basa en el mecanismo de tornillo y tuerca;

si sujetamos la tuerca, el tornillo se desplazará al darle vueltas y el avance por vuelta será exactamente

el paso P del tornillo, tal como se ve en la figura adjunta.

Idénticamente, en el interior del tubo del micrómetro va roscado un tornillo (de 0,5 mm de

paso) denominado "tornillo micrométrico" debido a su gran precisión, el cual va unido por un extremo

al tambor giratorio (que viene a sustituir a la cabeza del tornillo ordinario); el otro extremo libre del

tornillo micrométrico constituye el palpador móvil. El tubo va solidario al cuerpo del micrómetro,

portador del palpador fijo.

La pieza a medir se sitúa entre los palpadores; la graduación lineal grabada sobre el tubo del

micrómetro proporciona el valor de los milímetros y medios milímetros, puesto que al tener el tornillo

micrométrico 0,5 mm de paso, por vuelta del tambor graduado el palpador móvil se desplaza 0,5 mm.

Si el tambor está dividido en 50 partes y avanza 0,5 mm significará que:

mmx 01,050

5,0 == cada división

Cada milímetro por tanto está dividido en 100 partes. A

Así la precisión del instrumento será de 0,01 mm

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 11 de 81

Ejemplo de lectura

1. En la regla graduada se lee el valor 5 mm en la parte superior = 5,00 mm

2. En la regla graduada parte inferior se puede ver 0,5 mm más = 0,50 mm

3. En el tambor graduado podemos observar la división 28 = 0,28 mm

La medida será la suma de todos estos valores:

5,00 + 0,50 + 0,28 = 5,78 mm ± 0,01 mm

La lectura de los milímetros enteros o de los medios milímetros se hace con referencia a la arista

del bisel del tambor giratorio. Las centésimas de milímetros se leen sobre la graduación circular del

tambor, puesto que si la graduación circular tiene 50 divisiones, se tiene:

A 50 divisiones corresponde 0,5 mm, a 1 división corresponderá 0,5/50 mm, de donde:

mmx 01,050

5,01 =⋅=

es decir, girando el tambor una división, el acercamiento del palpador es de 1 centésima de milímetro.

Nota.- Se construyen algunos micrómetros con tornillo micrométrico de 1 mm de paso y 100

divisiones en el tambor giratorio.

Hay micrómetros de gran precisión que permiten apreciar lecturas hasta de 0,001 mm.; para

ello la graduación circular del tambor está provista de un nonius decimal, tal como indica la figura

adjunta, grabado sobre el tubo del micrómetro, de tal forma que las diez divisiones del nonius coinciden

con 9 divisiones circulares del tambor; por consiguiente dicho nonius aprecia décimas de centésima, o

sea, milésimas.

La lectura en la figura será: 5,5 + 0,28 + 0,003 = 5,783 mm ± 0,001 mm

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 12 de 81

Uso del micrómetro:

Para el manejo adecuado del micrómetro, sostener la mitad del cuerpo en la mano izquierda, y

el manguito o trinquete en la mano derecha, mantener la mano fuera del borde del yunque.

Algunos micrómetros vienen provistos de material aislante del calor, por lo que hay que sujetar

por esta zona para que el calor de la mano no afecte a la medida.

El trinquete asegura que la presión de medición es la adecuada mientras se mide.

Inmediatamente antes de que el husillo entre en contacto con el objeto, girar el trinquete

suavemente, con los dedos. Cuando el husillo haya tocado el objeto se dan de tres a cuatro vueltas

ligeras al trinquete a una velocidad uniforme (el husillo puede dar 1,5 ó 2 vueltas libres). Hecho esto, se

ha aplicado una presión adecuada al objeto que se está midiendo.

Si acerca la superficie del objeto directamente girando del manguito, el husillo podría aplicar

una presión excesiva y obtener una medición incorrecta.

Cuando hayamos tomado nota de la medida, despegar el husillo de la superficie del objeto

girando el trinquete en dirección opuesta.

Cuando el micrómetro se usa constantemente o de una manera inadecuada, el punto cero del

micrómetro puede desalinearse. Si el instrumento sufre una caída o algún golpe fuerte, el paralelismo y

la lisura del husillo y el yunque, algunas veces se desajustan y el movimiento del husillo es anormal.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 13 de 81

1. El husillo debe moverse libremente.

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

3. El punto cero deberá obtenerse con husillo en contacto con yunque o habrá de corregirse.

Es esencial poner el micrómetro en contacto correcto con el objeto a medir.

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 levantar el micrómetro con el objeto sostenido entre el husillo y el yunque.

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

manguito.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 14 de 81

Realización de una medida con el micrómetro

1. Colocar el objeto a medir entre el tope y la espiga.

2. Hacer girar el trinquete hasta que la espiga haga tope con el objeto.

3. Girar el trinquete hasta escuchar 3 clicks.

4. Verificar que tanto el tope como la espiga están tocando el objeto uniformemente.

5. Ajustar la palanca de fijación mientras el micrómetro todavía sostenga el objeto.

6. Retira el objeto y anota la medida

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 15 de 81

DETERMINACIÓN DEL ERROR DE CERO DEL INSTRUMENTO

Teóricamente una medida de longitud nula (cuando el micrómetro o palmer está en la posición

de cerrado) debería marcar cero en la escala del calibre. Sin embargo, debido al manejo incorrecto del

aparato, debido a un golpe o al envejecimiento del mismo puede ocurrir que se obtenga un resultado

diferente de cero. Esto se conoce como error de “0”.

Todas las medidas que se realicen con este aparato vendrán afectadas por el error de cero. Al

ser un error sistemático (el error afecta de la misma forma a todas las medidas realizadas con el mismo

aparato), se puede corregir. Para ello la lectura de cero se sumará a la medida del instrumento si el error

de cero es negativo y se restará si el error de cero es positivo.

Una vez determinado el error de cero, se deberán corregir todas las medidas que se realicen con

ese aparato restando o sumando a la medida realizada el error de cero.

Procedimiento:

1. COLOCAR EL MICRÓMETRO EN LA POSICIÓN CERO. Acercar suavemente el husillo a la posición

de cierre sin forzar el instrumento.

2. OBSERVAR LA POSICIÓN DE LA ESCALA. Observar la posición del cero del tornillo que debe

coincidir exactamente con la posición “0” de la regla. Si no fuera así observar que división de la

escala del tornillo coincide exactamente con la posición “0” de la regla.

3. ANOTAR EL RESULTADO (lo más habitual es que sea cero o muy cercana a él, del orden de 0,01

mm positivo o negativo).

ERROR DE CERO: ……….. ± ……….. mm

Ejemplo:

c) En el caso de que el error de cero fuera positivo y con un valor de 0,02 ± 0,01 mm. Para una

medición que se observa en el micrómetro de 13,15 ± 0,01 mm habría que restar a la

medición los 0,02 mm como error de cero (podemos decir que el micrómetro mide “de

más”). Así la medida real sería: 13,15 mm – 0,02 mm = 13,13 ± 0,01 mm.

d) En el caso de que el error de cero fuera negativo y con un valor de - 0,02 ± 0,01 mm. Para

una medición que se observa en el calibre de 13,15 ± 0,01 mm habría que sumar a la

medición los 0,02 mm como error de cero (podemos decir que el calibre mide “de menos”).

Así la medida real sería: 13,15 mm + 0,02 mm = 13,17 ± 0,01 mm.

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METROLOGÍA

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Como corregir el punto cero

El micrómetro usado por un largo período de tiempo o inapropiadamente, podría experimentar

alguna desviación del punto cero; para corregir esto, los micrómetros traen en su estuche un patrón y

una llave. Cuando la graduación cero está desalineada.

1. Fijar el husillo con el seguro (dejar el husillo separado del yunque)

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

3. Girar la escala graduada para prolongarla y corregir la desviación de la graduación.

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

Otros Errores variables.

Son, como su nombre indica, errores que varían según la dimensión que se mide. Tales errores

proceden, principalmente, de posibles variaciones en el paso del tornillo micrométrico.

No es posible corregir en el micrómetro un error variable, pero sí conocer el error que comete el

instrumento para toda posible medida: para ello es necesario establecer lo que se denomina "curva de

errores" del aparato. Dicha curva se traza una vez conocidos los errores que comete el instrumento a lo

largo de su alcance de medida.

Para establecerla, se miden prismas de precisión de dimensión conocida (calas patrón) y se

observa la lectura del micrómetro. Si se mide una cala de 10 mm y el instrumento señala 9,998; por

ejemplo, se puede admitir que para la cota de 10 mm el error de lectura es de 10 – 9,998 = 0,002 mm en

menos.

Repitiendo la operación para calas de 1 en 1 milímetro, se conocerán los errores a lo largo del

alcance de medida del micrómetro, con las cuales es posible trazar una curva de corrección de las

lecturas del aparato.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 17 de 81

PRÁCTICA Y MANEJO DEL MICRÓMETRO

El micrómetro se puede utilizar para medir piezas sobre mármol, sobre máquina o ser utilizado

con soporte para realizar verificaciones de serie. Las siguientes figuras ilustran los tres procedimientos.

Pero en cualquiera de los casos el orden a seguir para hacer la medición es el siguiente:

a) Se abre el instrumento (separar los palpadores) en una amplitud ligeramente mayor que la

dimensión a medir en la pieza.

b) Situada la pieza entre palpadores, se gira el tambor suavemente hasta que los palpadores

apoyen contra la pieza. Esta operación debe ser realizada actuando a través del tornillo de fricción; sólo

podrán actuar directamente sobre el tambor giratorio aquellas personas experimentadas en su manejo,

con la suficiente sensibilidad, particularmente cuando es necesario coger el micrómetro con una sola

mano.

La figura adjunta muestra un micrómetro sujeto a un soporte. Esta disposición proporciona al

operador libertad de manos para coger la pieza con la mano izquierda y actuar con la derecha sobre el

tornillo de fricción.

Se adopta esta disposición para medir piezas pequeñas sobre todo cuando se trata de verificar

un lote grande de piezas.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 18 de 81

c) Para retirar la pieza, se debe abrir ligeramente el micrómetro, particularmente cuando se trata de

medir entre caras paralelas. Para evitar el desgaste, algunos fabricantes construyen sus micrómetros

con protecciones de metal duro en los palpadores, tal como se ve en la figura adjunta.

Mantenimiento del micrómetro:

Antes de guardarlo, limpiar bien las superficies de polvo y manchas de aceite.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 19 de 81

PRÁCTICA MEDIDA ESPESORES CON MICRÓMETRO

Se trata de medir el espesor de ciertos objetos facilitados en clase:

• Espátula de laboratorio plana

• Un cristal

• Tapa de mesa

• Una goma de borrar

• Una regla

En cada medida habrá que intentar aplicar la misma presión, sobre todo en objetos que son

blandos como la goma de borrar y que podrían quedar marcados por lo palpadores, con lo que la

medida no será precisa.

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la

sensibilidad del aparato.

TABLA DE RESULTADOS.

Medición de espesores con el micrómetro o Palmer

Objeto a medir mm ± …………. mm micras (μm ± ……. μm)

Espátula

Cristal

Tapa de mesa

Goma de borrar

Regla

NOTA: recordar sumar o restar el error de cero a cada una de las medidas para la obtención del

resultado correcto.

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METROLOGÍA

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OTRAS MEDIDAS CON MICRÓMETRO

En muchas ocasiones se realizan varias medidas sobre un mismo objeto para tomar como valor

real la media de las medidas realizadas. Por ejemplo el espesor de un envase de plástico puede no tener

el mismo valor en distintos puntos, por lo que podemos tomar como real el valor medio de las distintas

medidas.

Tomando distintos objetos calcularemos la media de las medidas realizadas y expresaremos el

resultado con la cifras significativas y la incertidumbre correctas.

Podemos tomar objetos como los siguientes:

• La pared de un envase plástico.

• El espesor de una lata de refresco.

• Tapa de cuaderno de cartón

• Chapa metálica

En cada medida habrá que intentar aplicar la misma presión, sobre todo en objetos que son

blandos como el cartón y que podrían quedar marcados por lo palpadores, con lo que la medida no será

precisa.

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la

sensibilidad del aparato.

TABLA DE RESULTADOS.

Medida de objetos con micrómetro

Envase plástico 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

Lata de refresco 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

Tapa cartón 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

Chapa metálica 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 21 de 81

Nº PRÁCTICA: MANEJO Y USO DEL GONIÓMETRO

FECHA: …./…./….

1. EL GONIÓMETRO.

El goniómetro o transportador universal es un instrumento de medición que se utiliza para

medir ángulos

Consta de un círculo graduado de 180º ó 360º, el cual lleva incorporado un dial giratorio sobre

su eje de simetría, para poder medir cualquier valor angular.

El dial giratorio lleva incorporado un nonio para medidas de precisión.

1. Regla fija: regla solidaria al disco graduado con los ángulos.

2. Limbo: graduado en grados sexagesimales, 360º.

3. Regla regulable: puede moverse para adaptarse a la pieza a medir.

4. Tornillo sujeción regla: permite sujetar la regla a distintas medidas.

5. Lupa: aumenta la zona de visión del ángulo y el nonio o vernier.

6. Tornillo bloqueador: bloquea la medida una vez realizada.

7. Disco giratorio: gira con la regla regulable formando un ángulo con el disco graduado.

Lleva el nonio marcado.

8. Nonio: o vernier. Permite medir el ángulo con precisión de hasta 5 minutos (5´).

9. Accesorios: distintas medidas de regla y otros accesorios.

10. Tornillo regulación: permite girándolo ir moviendo la regla móvil en sentido de las agujas

del reloj y en sentido contrario.

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METROLOGÍA

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En este tipo de goniómetro o transportador podemos leer un ángulo con aproximaciones a 5

minutos (5´) ó 1/12 grados (60/12 = 5). El cuadrante está graduado a la derecha y a la izquierda del cero,

hasta 90 grados. La escala del vernier está también graduada a la derecha y a la izquierda del cero, hasta

60 minutos (60’).

Cada una de las graduaciones representa 5 minutos. Se puede medir cualquier ángulo teniendo

en cuenta que la lectura del vernier (o nonio) debe de realizarse en la misma dirección del

transportador, derecha o izquierda, a partir de cero.

Otros goniómetros:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 23 de 81

2. APLICACIÓN Y USO GONIÓMETROS.

Asegurarse antes de medir que el goniómetro está limpio y exento de grasa o virutas.

Liberar el tornillo central para permitir el giro del disco sobre el limbo graduado.

Sostener el goniómetro con una mano y sujetar la pieza a medir con la otra.

Ajustar la pieza a medir con la regla fija y la regla móvil.

Con cuidado de no mover la medida ajustar el tornillo que fija el disco giratorio.

Separar de la pieza y realizar la lectura con ayuda de la lupa.

Realizar la lectura del ángulo con ayuda del nonio o vernier para grados sexagesimales.

NOTA: hay que tener en cuenta el sentido del ángulo a medir y si el ángulo medido es complementario

(la suma de ángulos complementarios es de 90º) o suplementarios (la suma de ángulos suplementarios

es de 180º).

Cuando hayamos tomado nota de la medida, aflojar el tornillo girando en dirección opuesta.

Hay que tener un mantenimiento adecuado del instrumento evitando golpes, forzado de

tornillos y roscas o uso inadecuado de los accesorios y reglas.

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METROLOGÍA

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3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL GONIÓMETRO.

Hasta ahora hemos visto nonios o escala vernier, en el sistema decimal, donde una unidad

inferior es la décima parte, esto es, un dígito a la derecha del anterior. En sistemas no decimales, como

por ejemplo el sexagesimal, también se emplea este sistema de medición y la escala del nonio se puede

representar en la unidad inferior.

En el sistema sexagesimal, el de medida de ángulos, por ejemplo; en grados, minutos y

segundos, donde un grado son sesenta minutos y un minuto sesenta segundos, podemos emplear un

nonio del siguiente modo:

Partiendo de una regla graduada en grados sexagesimal podemos ver que:

- Cada división es 1º

- Sabemos que 1º = 60´

- La apreciación del nonio dependerá del número de divisiones:

o Si tenemos seis divisiones 60/6 = 10´ (figura 1)

o Si tenemos 12 divisiones 60/12 = 5´ (figura 2)

o Si tenemos 20 divisiones 60/12 = 3´ (figura 3)

Nonio de seis divisiones Nonio de seis divisiones con mayor separación (más claridad)

Nonio de 12 divisiones Nonio de 20 divisiones

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 25 de 81

Grados decimales y sexagesimales.

En ocasiones se miden los ángulos en fracción decimal como podemos ver en el transportador

de la figura. En este caso la circunferencia tiene 400 grados decimales. Cada cuarto de circunferencia

son 100º.

Transportador en grados decimales Transportador en ángulos sexagesimales

Transformar grados decimales en sexagesimales:

1. Partimos por ejemplo de 39,64829º en formato grados decimales.

2. Separamos los 39º como parte entera y la parte decimal (0,64829) la multiplicamos por 60 para convertirla en minutos. Así obtenemos 0,64829 · 60 = 38,89740.

3. Ya tenemos parte de la medida en grados y minutos 39º38´. Separamos ahora la parte decimal de la operación anterior y multiplicamos por 60 para convertirlos en segundos. Así obtenemos: 0,89740 · 60 = 53,84 segundos.

4. Tendremos ahora que los grados decimales 39,64829º = 39º38´53,84”

Transformar grados sexagesimales en decimales:

1. Partimos por ejemplo de 25º12´40” en formato grados sexagesimales.

2. Dividimos los 40” entre 60. Así 40/60 = 0,67

3. Sumando esta cantidad a los 12´que ya tenemos tendremos: 12,67´ minutos.

4. Dividimos los minutos entre 60. Así: 12,67/60 = 0,21´.

5. Sumamos esta cantidad a los 25º. Así: 25 + 0,21 = 25,21º decimales.

6. Así tendremos ahora que los grados sexagesimales 25º12´40” = 25,21º decimales.

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METROLOGÍA

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4. EJEMPLOS DE MEDIDAS CON GONIÓMETRO.

- Hacemos la lectura en el disco principal donde coincide el valor del “0” del disco móvil: en

nuestro caso la línea está entre 5º y 6º.

- Vemos ahora que línea del nonio coincide con una línea del disco, en nuestro caso en el valor

35´.

- La medida será por tanto 5º + 35´= 5º 35´

Otros ejemplos: hay que tener en cuenta el sentido de lectura según la posición de las reglas en el

goniómetro, así:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 27 de 81

Si se miden ángulos complementarios (la suma de ángulos complementarios es de 90º) o

suplementarios (la suma de ángulos suplementarios es de 180º).

Así tendríamos:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 28 de 81

COMPROBACIÓN DEL INSTRUMENTO. DETERMINACIÓN ERROR DE MEDIDA

En el caso de este instrumento es difícil conocer si existe un error en la medida. Para comprobar

que la medición de los ángulos con el goniómetro es la correcta deberemos utilizar unas galgas para

ángulos como los de la figura:

En el caso de no disponer de galgas podremos utilizar una escuadra o cartabón de los utilizados

para dibujar:

Debido al manejo incorrecto del aparato, debido a un golpe o al envejecimiento del mismo

puede ocurrir que se obtenga un resultado diferente en la medida de los ángulos.

Realizaremos la comprobación de la medida del goniómetro midiendo varios ángulos de la galga

y anotando:

1º Medir un ángulo de 15 º. Medida observada: ……………………………

2ª Medir un ángulo de 45 º. Medida observada: ……………………………

3ª Medir un ángulo de 80 º. Medida observada: ……………………………..

La medida debería ser la indicada por cada una de las galgas. Eso significaría que no tendremos

un error inicial en la medida de los distintos ángulos.

Si no fuera así tendríamos que corregir otras medidas de ángulos sumando o restando el error

detectado y que habremos anotado.

Todas las medidas que se realicen con este aparato vendrán afectadas por el error observado en

la medida de los ángulos. Al ser un error sistemático (el error afecta de la misma forma a todas las

medidas realizadas con el mismo aparato), se puede corregir. Para ello la lectura se sumará a la medida

del instrumento si el error es por defecto o se restará si el error es por exceso.

Una vez determinado el error, se deberán corregir todas las medidas que se realicen con ese

aparato restando o sumando a la medida realizada el error de cero.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 29 de 81

Procedimiento:

1. MEDIR CON EL GONIÓMETRO LA GALGA DE 15º. Anotar el resultado obtenido.

2. MEDIR CON EL GONIÓMETRO LA GALGA DE 45º. Anotar el resultado obtenido.

3. MEDIR CON EL GONIÓMETRO LA GALGA DE 80º. Anotar el resultado obtenido.

4. OBSERVAR EN CADA MOMENTO LA POSICIÓN DEL DISCO FIJO Y DEL DISCO GIRATORIO.

Observar la posición de la rueda que debería estar justo en la división “15º”; “45º” y “80º”. Si no

fuera así anotar la desviación observada en cada caso.

5. ANOTAR EL RESULTADO DE LAS DESVIACIONES OBSERVADAS (lo más habitual es que sea cero o

muy cercana a él, del orden de 5´ o 10´ (positivo o negativo).

ERROR: ……….. ± ……….. º

Ejemplo:

a) En el caso de que el error fuera positivo y con un valor de 10´ ± 5´. Para una medición que se

observa en el goniómetro de 28º 25´ ± 5´ habría que restar a la medición los 10´ como error

de medida (podemos decir que el goniómetro mide “de más”). Así la medida real sería: 28º

25´ – 5´ = 28º 20´.

b) En el caso de que el error fuera negativo y con un valor de 10´ ± 5´. Para una medición que

se observa en el goniómetro de 28º 25´ ± 5´ habría que sumar a la medición los 10´ como

error de medida (podemos decir que el goniómetro mide “de meno”). Así la medida real

sería: 28º 25´ + 5´ = 28º 30´.

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METROLOGÍA

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MEDIDA DE ÁNGULOS DE DIVERSOS OBJETOS Y PIEZAS

Tras hallar el error del goniómetro mediremos los ángulos de diversas piezas u objetos.

Procedimiento:

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la

sensibilidad del aparato. Sensibilidad goniómetro = ………………………

Antes de comenzar a medir comprobar que la pieza esté limpia y que haya estado en el

laboratorio el tiempo suficiente para que esté acondicionada a la temperatura de 20 º ± 2ºC.

1. Desbloquear el equipo accionando el tornillo bloqueador central.

2. Comprobar que las reglas móviles están lo suficientemente desplazadas para hacer

contacto con las caras de la pieza a medir.

3. Aproximar las reglas de medida hasta colocar en contacto con las caras de la pieza a

medir. No deber observarse holguras ni se verá la luz en el punto de contacto de la regla

con la pieza.

4. Se girará el disco hasta la posición en que las dos reglas estén perfectamente apoyadas

en las caras de las cuales mediremos el ángulo.

5. Tras inmovilizar el disco se realizará la lectura de la medida en grados y minutos.

Medida de los ángulos de distintas piezas

Pieza 1 1ª º ´ 2ª º ´ 3ª º ´ Media º ± ´

Pieza 2 1ª º ´ 2ª º ´ 3ª º ´ Media º ± ´

Pieza 3 1ª º ´ 2ª º ´ 3ª º ´ Media º ± ´

Pieza 4 1ª º ´ 2ª º ´ 3ª º ´ Media º ± ´

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METROLOGÍA

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Nº PRÁCTICA: MANEJO Y USO DEL ESFERÓMETRO

FECHA: …./…./….

1. EL ESFERÓMETRO.

El esferómetro es un instrumento de medición basado en un tornillo micrométrico que se utiliza

para medir fundamentalmente para medir la esfericidad de objetos y que puede medir también

pequeños orificios o espesores de piezas pequeñas.

1. Escala vertical: graduada en milímetros. Puede medir espesores y profundidad.

2. Escala circular: habitualmente graduada en 100 partes. Cada vuelta avanza 1 milímetro

en la regla vertical. Cada milímetro dividido en 100 partes 1/100 = 0,01 mm es la

apreciación del equipo.

3. Soporte: para apoyo de los tres pies.

4. Husillo moletado: actuando sobre él regulamos la presión a ejercer en la medida.

5. Punta para medir: tocando el objeto determinará el final de la medida.

6. Pie: 3 pies como punto de apoyo del instrumento.

El esferómetro dispone de un trípode en cuyo centro se encuentra una tuerca a la que está

adosado el tornillo micrométrico que avanza y retrocede sobre este trípode. En uno de los laterales del

instrumento se dispone de una escala o regla que permite medir la variación del tornillo central a

medida que se mueve por encima o debajo del trípode. Adosado al tornillo hay una corona circular a la

que se le han practicado una serie de divisiones (habitualmente 100). La medida se establece como la

suma de lo indicado en la escala vertical más la división indicada en la corona circular.

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METROLOGÍA

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2. APLICACIÓN Y USO ESFERÓMETRO.

Asegurarse antes de medir que el esferómetro está limpio y exento de grasa o virutas.

Las medidas más habituales de un esferómetro pueden ser la medición de esfericidad de vidrios de reloj,

matraces o cualquier instrumento o equipo con forma esférica.

Colocar el esferómetro como en la figura e ir girando el tornillo suavemente hasta que la punta esté

muy cerca de la superficie a medir.

Accionar ahora el husillo para que la punta se acerque lentamente.

Tomar la medida como sigue:

- Ajustar la pieza a medir con la regla fija y la regla móvil.

- Anotar la medida en la regla vertical fija. Esta será la medida en mm.

- Anotar ahora la división del disco graduado que coincide con la regla fija. Estas serán las

centésimas de mm.

- La media será la suma de lo indicado en la regla vertical y lo indicado en el disco graduado.

NOTA: En ocasiones mediremos profundidades de pequeños orificios lo que habrá que tener en cuenta

a la hora de indicar la medida pues será una medida inversa.

Hay que tener un mantenimiento adecuado del instrumento evitando golpes, forzado de

tornillos y roscas o uso inadecuado.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS Pág. 33 de 81

3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL ESFERÓMETRO.

Como ya hemos comentado la forma de realizar la medida es similar al de otros instrumentos

estudiados hasta el momento y sin representar gran dificultad.

Vemos un ejemplo: (aproximado)

- La lectura en la regla fija vertical puede

decirse que está entre 4 y 5 mm. Por lo

tanto tendremos el primer dígito de la

lectura. 4,00 mm

- Leemos ahora en el disco la división que

está más cercana a la regla. Supongamos

que es el valor 43 de la escala. La medida

serán 0,43 mm.

- La medida: 4,00 + 0,43 = 4,43 ± 0,01 mm

Como ya hemos comentado la medida del esferómetro sirve para determina la esfericidad de

distintos objetos. El instrumento no mide directamente el radio de una esfera, si no que mide la altura

del casquete esférico. A partir de esta medida y de otros valores podemos determinar el radio de la

esfera. Ver figura:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 34 de 81

El esferómetro como instrumento, sólo determina la distancia con la que se desplaza el tornillo

central con respecto al plano formado por el trípode y no el radio de la superficie esférica que se esté

midiendo directamente. Para ello, se hace el uso de una relación matemática.

Atendiendo al esquema, se puede apreciar que la longitud que mide el instrumento

es “h” mientras que “d” es la longitud que mide desde uno de los pies del trípode hasta el tornillo que

hace la medida, medida que se puede determinar con cierta exactitud. El objetivo final es hallar el

radio “R”. Visualizando el esquema y aplicando el Teorema de Pitágoras obtenemos la relación:

222 )( dhRR +−=

Despejando R, se obtiene:

+=

h

dhR

2

2

1

De este modo, utilizando la presente ecuación, se puede calcular el radio de la superficie esférica

estudiada.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 35 de 81

DETERMINACIÓN DEL ERROR DE CERO DEL INSTRUMENTO

Teóricamente una medida del esferómetro nula (cuando la punta del esferómetro está justo al

mismo nivel que los pies) debería marcar cero: la rueda justo en el valor “0” y en la posición “0” de la

regla. Sin embargo, debido al manejo incorrecto del aparato, debido a un golpe o al envejecimiento del

mismo puede ocurrir que se obtenga un resultado diferente de cero. Esto se conoce como error de “0”.

Todas las medidas que se realicen con este aparato vendrán afectadas por el error de cero. Al

ser un error sistemático (el error afecta de la misma forma a todas las medidas realizadas con el mismo

aparato), se puede corregir. Para ello la lectura de cero se sumará a la medida del instrumento si el error

de cero es negativo y se restará si el error de cero es positivo.

Una vez determinado el error de cero, se deberán corregir todas las medidas que se realicen con

ese aparato restando o sumando a la medida realizada el error de cero.

Procedimiento:

1. COLOCAR EL ESFERÓMETRO EN UNA SUPERFICIE PLANA (puede servir un bloque de mármol o

un cristal).

2. COLOCAR EL ESFERÓMETRO EN LA POSICIÓN CERO. Acercar suavemente la punta de medida a la

superficie plana justo hasta el momento en que la punta entre en contacto con esta superficie.

Hay que colocarse en una posición tal que nos permita una visión correcta de este contacto.

3. OBSERVAR LA POSICIÓN DE LA REGLA Y LA RUEDA. Observar la posición de la rueda que debería

estar justo en la división “0” (o “100”) y coincidir con la posición “0” de la regla vertical. Si no

fuera así observar que división de la rueda coincide con el “0” de la regla.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 36 de 81

4. ANOTAR EL RESULTADO (lo más habitual es que sea cero o muy cercana a él, del orden de 0,01 ó

0,02 mm positivo o negativo).

ERROR DE CERO: ……….. ± ……….. mm

Ejemplo:

a) En el caso de que el error de cero fuera positivo y con un valor de 0,06 ± 0,01 mm. Para una

medición que se observa en el esferómetro de 3,23 ± 0,01 mm habría que restar a la

medición los 0,06 mm como error de cero (podemos decir que el calibre mide “de más”). Así

la medida real sería: 3,23 mm – 0,06 mm = 3,17 ± 0,01 mm.

b) En el caso de que el error de cero fuera negativo y con un valor de - 0,06 ± 0,01 mm. Para

una medición que se observa en el calibre de 3,23 ± 0,01 mm habría que sumar a la

medición los 0,06 mm como error de cero (podemos decir que el calibre mide “de menos”).

Así la medida real sería: 3,23 mm + 0,06 mm = 3,29 ± 0,01 mm.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 37 de 81

MEDIDA DEL ESPESOR DE UN PORTAOBJETOS

Tras hallar el error de cero del esferómetro, mediremos un portaobjetos.

Procedimiento:

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la

sensibilidad del aparato.

Sensibilidad esferómetro = ……………………… mm

1. Colocar el esferómetro en una superficie plana y a nivel.

2. El tornillo debe de estar marcando una medida mayor que la de la lámina a medir.

3. Colocar la lámina entre los pies del esferómetro bien apoyada.

4. Ir aproximando el tornillo hasta la superficie de la lámina, justo hasta que la punta del

tornillo entre en contacto con ella.

5. Realizar la lectura de la medida, añadiendo o restando el error de cero determinado

anteriormente.

6. Anotar la o las medidas realizadas con su error e incertidumbre.

Medida de espesor porta-objetos

Porta-objetos 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

Regla 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

Cartón 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

Lámina plástico 1ª mm 2ª mm 3ª mm Media ± mm

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 38 de 81

MEDIDA DE RADIOS ESFÉRICOS

Se trata de calcular el radio de objetos esféricos como un vidrio de reloj, el fondo de un matraz

de destilación, una bola o pelota, etc…

Procedimiento:

Para cada una de las medidas tomamos la incertidumbre de ésta que coincidirá con la precisión

del aparato. Sensibilidad esferómetro = ……………………… mm

1. Colocar el esferómetro sobre el objeto a medir (un vidrio de reloj, matraz fondo redondo,

bola,…).

2. Elevar el tornillo suficientemente.

3. Ir aproximando el tornillo hasta la superficie del objeto, hasta que la punta del tornillo entre

en contacto con ella.

4. Realizar la lectura de la medida, añadiendo o restando el error de cero determinado

anteriormente.

h =……………. ± ……… mm

5. Determinación de la longitud que mide desde uno de los pies del trípode hasta el tornillo

que hace la medida distancia entre uno de los pies y Lado del triángulo equilátero

determinado por las patas del esferómetro. Si no se conoce este valor, apoyar el

esferómetro sobre un papel blanco y presionar sobre el mismo para que queden marcados

los pies y el tornillo central. Medir con el calibre la distancia entre los puntos marcados, este

valor es “d”.

d =………….. ±……. mm.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 39 de 81

Cálculos:

Aplicando el Teorema de Pitágoras obtenemos la relación:

222 )( dhRR +−=

Despejando R, se obtiene:

+=

h

dhR

2

2

1

De este modo, utilizando la presente ecuación, se puede calcular el radio de la superficie esférica

estudiada.

Hemos de tener en cuenta en el cálculo la incertidumbre de las medidas y del resultado a obtener.

NOTA 2: CALCULO DE LA INCERTIDUMBRE DE UN PRODUCTO O COCIENTE

La incertidumbre relativa de un resultado de un producto o de una división corresponde a la raíz

cuadrada de la suma de los cuadrados de las incertidumbres relativas (en tanto por 1 de los datos).

Expresado con fórmulas sería:

aAcCbB ±=±×± )()( 22 )()(( CcBbAa +=

22 )()( CcBbAa +×=

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 40 de 81

Tabla de resultados:

Determinación del radio de objetos esféricos

Objeto

Altura casquete esférico

“h”

Distancia entre pie y punta

“d”

RADIO DE LA ESFERA “R”

+=

h

dhR

2

2

1

Vidrio reloj pequeño mm mm ………………… ± ……… mm

Vidrio reloj grande mm mm ………………… ± ……… mm

Matraz fondo redondo

mm mm ………………… ± ……… mm

mm mm ………………… ± ……… mm

mm mm ………………… ± ……… mm

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 41 de 81

Nº PRÁCTICA: MANEJO Y USO RELOJES COMPARADORES

FECHA: …./…./….

LOS RELOJES COMPARADORES Y/O PALPADORES.

El reloj comparador es un instrumento que sirve para comparar unas medidas con otras.

Aunque puede darla no nos da una medida directamente, sino una variación de la medida entre dos

puntos de una pieza o entre dos piezas que estemos comparando. Se puede controlar así la forma

geométrica de un objeto (planitud, perpendicularidad, alabeos, rugosidades, etc…).

Los relojes comparadores se componen de un palpador unido a un sistema mecánico de

engranajes de amplificación, que conectado a un sistema de agujas (analógico) o a un sistema digital

hacen que sean apreciables pequeñas variaciones de hasta 0,01 mm. Este eje, al desplazarse, mueve la

aguja del “reloj”, y hace posible la lectura directa y fácil de las diferencias de medidas.

La medición hace que se transforme un movimiento rectilíneo de una punta o palpador en un

movimiento circular de agujas o una indicación en el caso de un reloj comparador analógico.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 42 de 81

1. Palpador: elemento con desplazamiento longitudinal.

2. Reloj: reloj indicador de la medida con desplazamiento de la manecilla circular.

3. Corona indicadora: elemento móvil que indica una referencia de medida: máximo,

mínimo, inicio de medida, posición inicial, indicador PASA/NO PASA,…

4. Manecilla en mm: indicador de los mm enteros medidos.

5. Manecilla en 0,01 mm: indicador de las centésimas de mm.

Se utiliza en mecánica y en fabricación para controlar y verificar piezas. Colocado en una

determinada posición puede comparar la diferencia que existe en las cotas de varias piezas a verificar.

La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de milímetros o incluso de

milésimas de milímetros micras, según la escala a la que esté graduado. También se presentan en

fracciones de de pulgada.

Reloj comparador digital Reloj palpador analógico

Existen muchos comparadores digitales como el de la figura. Un reloj comparador digital tiene

una forma similar al tradicional, pero con las ventajas de la tecnología digital, presenta la información en una pantalla en lugar de manecillas y permite, en muchos casos, su conexión a un ordenador o equipo electrónico. Dispone de funciones como: puesta a cero, memoria de lecturas, fijación de lectura y puede establecer cotas máximas o mínimas con facilidad.

El reloj comparador tiene que ir incorporado a una galga de verificación o a un soporte con pie

magnético que permite colocarlo en la zona de la máquina que se desee. Es un instrumento muy útil

para la verificación de diferentes tareas de mecanizado, como la excentricidad de ejes de rotación.

El reloj comparador suele disponer de un dispositivo que gira alrededor del reloj para tomar una

referencia de la posición inicial del instrumento.

Una variante de reloj comparador es el reloj palpador que se utiliza en metrología para la

comprobación de la planitud, concentricidad, de piezas mecanizadas. El reloj palpador va fijado a

un gramil que se desliza sobre un mármol de verificación y con ello se pueden leer las diferencias de

planitud que tiene una pieza cuando ha sido mecanizada.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 43 de 81

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS RELOJES COMPARADORES Y/O

PALPADORES.

En la esfera del reloj comparador hay dos manecillas, la de menor tamaño indica los milímetros,

y la mayor las centésimas de milímetro, primero miramos la manecilla pequeña y luego la mayor, en de

que la aguja este entre dos divisiones tomamos la más próxima, redondeando a la medida a la

apreciación del instrumento:

- El segundo: manecilla pequeña : 0 mm; manecilla grande 0,26 mm; medida 0,26 mm ± 0,01 mm

- El tercero: manecilla pequeña : 1 mm; manecilla grande 0,33 mm; medida 1,33 mm ± 0,01 mm

Es preciso percatarse, en la aguja pequeña, del milímetro exacto en el que se encuentra la medida, que

puede ser más difícil que señalar la centésima de milímetro, indicada con la aguja grande, como se

puede ver en la figura.

El reloj comparador no solo mide en la posición inicial sino que podemos poner una referencia a cero y

la medida referirla a este cero como puede apreciarse en la figura donde se ha movido la corona de

medida.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 44 de 81

La medida con relojes comparadores digitales puede ser como sigue:

La ventaja de este tipo de instrumento es la facilidad de la medida y la menor posibilidad de error.

También tienen una sensibilidad mayor como se observa en la figura, hasta milésima de milímetro,

0,001 mm.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 45 de 81

1. DETERMINACIÓN DE LA PLANITUD DE UNA PIEZA MECANIZADA

OBJETIVO:

En este caso vamos a comprobar las diferencias en una pieza mecanizada que se facilita.

Colocaremos el reloj comparador en una posición fija e iremos desplazando la pieza observando las

diferencias con respecto a un punto de referencia.

MATERIAL:

- Pieza de la que mediremos su planitud.

- Superficie plana de mármol o similar.

- Soporte para reloj comparador.

- Reloj comparador digital o analógico.

- Trapo para limpieza.

PROCEDIMIENTO:

1. Asegurarse antes de utilizar el equipo que esté limpio y sin restos de grasa.

2. Posicionar la base plana, de mármol u otro material, donde colocaremos la pieza a

comprobar. Limpiar bien esta superficie de polvo y grasa.

3. Colocar la pieza a medir en la base plana.

4. Colocar el reloj comparador con en el soporte magnético.

5. Posicionar de tal manera que el palpador del reloj toque la superficie de la pieza a

comprobar. Lo mejor es buscar esta referencia en la menor medida de la pieza, aunque no

siempre es posible

6. Colocar a cero el instrumento a partir de dicha posición.

7. Ir moviendo la pieza lentamente y anotando las variaciones que se puedan apreciar en el

reloj comparador. Las cotas de la pieza pueden cambiar en positivo o en negativo.

NOTA: se puede mover la pieza o el reloj comparador, aunque lo habitual es que se mueva la pieza.

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METROLOGÍA

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2. DETERMINACIÓN DE LA PENDIENTE DE UNA SUPERFICIE

OBJETIVO:

En este caso vamos a comprobar las entre la cota menor de la pieza y la cota mayor de una pieza

con una de las caras inclinada. Colocaremos el reloj comparador en una posición fija e iremos

desplazando la pieza observando las diferencias con respecto al punto de referencia más bajo

MATERIAL:

- Pieza de la que mediremos su pendiente.

- Superficie plana de mármol o similar.

- Soporte para reloj comparador.

- Reloj comparador digital o analógico.

- Trapo para limpieza.

PROCEDIMIENTO:

1. Asegurarse antes de utilizar el equipo que esté limpio y sin restos de grasa.

2. Posicionar la base plana, de mármol u otro material, donde colocaremos la pieza a

comprobar. Limpiar bien esta superficie de polvo y grasa.

3. Colocar la pieza a medir en la base plana.

4. Colocar el reloj comparador con en el soporte magnético.

5. Posicionar de tal manera que el palpador del reloj toque la superficie de la pieza a

comprobar en su cota más baja.

6. Colocar a cero el instrumento a partir de dicha posición.

7. Colocar ahora la pieza en la cota más alta con cuidado y anotar el resultado.

8. Determinar el ángulo con las medidas anotadas.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 47 de 81

3. DETERMINACIÓN DE EXCENTRICIDAD DE UN EJE

OBJETIVO:

Vamos a comprobar que una barra de acero está bien mecanizada y con su eje totalmente

concéntrico con el uso de un reloj comparador. Colocaremos una barra de acero redonda en contacto

con el reloj comparador e iremos girándola para ver la variación de medidas con el reloj comparador.

Con esto comprobaremos y conoceremos la excentricidad de un eje.

MATERIAL:

- Barra de acero a medir.

- Soporte sobre el que colocaremos la barra de acero a comprobar.

- Soporte para reloj comparador.

- Reloj comparador digital o analógico.

- Trapo para limpieza.

PROCEDIMIENTO:

1. Asegurarse antes de utilizar el equipo que esté limpio y sin restos de grasa.

2. Posicionar el soporte sobre el que colocaremos la barra de acero.

3. Colocar la barra de acero sobre el soporte. La barra de acero debe girar libremente.

4. Colocar el reloj comparador con en el soporte magnético.

5. Posicionar de tal manera que el palpador de reloj compador toque la superficie de la pieza a

comprobar. El reloj comparador se coloca en sentido radial respecto al eje a comprobar.

6. Girar la barra y buscar la cota más baja que nos servirá como referencia, si es posible.

7. Colocar a cero el instrumento a partir de dicha posición.

8. Ir girando la barra de acero poco a poco sobre el soporte y observando la variación que

marca el reloj comparador.

9. Anotar los valores máximos y mínimos determinados.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 48 de 81

4. DETERMINACIÓN DE LA MEDIDA DE DISTINTOS OBJETOS

OBJETIVO:

Podemos utilizar el reloj comparador para medir también las dimensiones de otros objetos, tal y

como podemos ver en la figura. En este caso vamos a realizar medidas con este reloj comparador a

partir de un objeto, de una cota menor, cuya medida conocemos e iremos determinando las medias de

otros objetos por comparación con este primero.

MATERIAL:

- Distintos objetos cuya dimensión queremos medir.

- Superficie plana de mármol o similar.

- Soporte para reloj comparador.

- Reloj comparador digital o analógico.

- Trapo para limpieza.

PROCEDIMIENTO:

1. Asegurarse antes de utilizar el equipo que esté limpio y sin restos de grasa.

2. Posicionar la base plana, de mármol u otro material, donde colocaremos las piezas a

comprobar. Limpiar bien esta superficie de polvo y grasa.

3. Colocar las piezas a medir sobre esta superficie plana.

4. Colocar el reloj comparador con en el soporte magnético.

5. Posicionar de tal manera que el palpador de reloj compador toque la superficie de la pieza

con menor cota y de la que conocemos la medida (podemos medir con calibre o

micrómetro).

6. Posicionar a “0” el reloj comparador.

7. Ir comparando los distintos objetos y anotando la indicación del reloj comparador.

8. Anotar las variaciones observadas en el reloj para cada objeto.

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Tabla de resultados:

EJERCICIO 1: COMPROBACIÓN DE LA PLANITUD DE UNA PIEZA.

Comprobación de la planitud de una pieza

Cota más baja de la pieza mm Cota más alta de la pieza mm

Observaciones:

EJERCICIO 2: DETERMINACIÓN PENDIENTE DE UNA SUPERFICIE:

Determinación de la pendiente de una superficie

Dimensión de la pieza a medir (b) mm

Cota más baja de la pieza 0 mm Cota más alta de la pieza (a) mm

Pendiente =⋅= 100b

aPendiente %

Ángulo =b

aarctg º

Observaciones:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 50 de 81

EJERCICIO 3: DETERMINACIÓN DE LA EXCENTRICIDAD DE UN EJE.

Determinación de la excentricidad de un eje

Cota más baja del eje mm Cota más alta del eje mm

Observaciones:

EJERCICIO 4: MEDIDA DE DISTINTOS OBJETOS POR COMPARACIÓN.

Medida de distintos objetos por comparación

Dimensión de la pieza de referencia mm

Pieza 2: Indicación comparador mm Dimensión pieza 2 mm

Pieza 3: Indicación comparador mm Dimensión pieza 3 mm

Pieza 4: Indicación comparador mm Dimensión pieza 4 mm

Pieza 5: Indicación comparador mm Dimensión pieza 5 mm

mm mm

Observaciones:

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METROLOGÍA

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Nº PRÁCTICA: USO DE HOJA DE CÁLCULO EN METROLOGÍA

FECHA: …./…./….

OBJETIVO:

Se trata en esta práctica de utilizar una herramienta de cálculo como ayuda en distintas

determinaciones metrológicas.

En esta práctica vamos a realizar la medida de un objeto con el calibre. A partir de las medidas

obtenidas calcularemos el resultado final del volumen de la pieza y su incertidumbre con ayuda de la

hoja de cálculo.

En la hoja de cálculo solo introduciremos los datos obtenidos en la medida y obtendremos

inmediatamente el resultado del volumen y su incertidumbre con el uso de las fórmulas adecuadas.

Se precisarán ciertos conocimientos básicos de informática.

MATERIALES E INSTRUMENTOS:

- Instrumentos de medida: calibre, micrómetro,…

- Piezas para medir.

- Ordenador con programa de hoja de cálculo.

PROCEDIMIENTO:

Mediremos una pieza rectangular (puede ser cualquier otra).

1. Anotar cada unas de las medidas del objeto a determinar con la incertidumbre adecuada.

5. Determinamos el grosor: (a)………………±………. mm.

6. Determinamos un lado de la placa: (b)………………±………. mm.

7. Determinamos el otro lado de la placa: (c)………………±………. mm.

8. Calcular el volumen como producto de las tres dimensiones y añadiendo la incertidumbre del

resultado:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 52 de 81

9. Utilizar una hoja de cálculo para el cálculo del volumen de la pieza.

10. Preparar la hoja de cálculo para introducir los datos de las mediciones. Se puede preparar una tabla

de datos como la siguiente:

11. Introducir los datos medidos. En este caso podemos utilizar los resultados siguientes:

12. Preparar la hoja para la obtención del resultado. De momento sin introducir ninguna fórmula:

13. Introducir la fórmula de cálculo en la celda de volumen y luego en la celda de incertidumbre según

se muestra a continuación. Cuidado con paréntesis en la introducción de la fórmula.

CBAV ⋅⋅= y ( ) 222 )()(/ CcBbAaVv ++⋅=

NOTA 1: CALCULO DE LA INCERTIDUMBRE DE UN PRODUCTO

La incertidumbre relativa de un resultado de un producto o de una división corresponde a la raíz

cuadrada de la suma de los cuadrados de las incertidumbres relativas (en tanto por 1 de los datos).

Expresado con fórmulas sería: aAcCbB ±=±×± )()(

22 )()(( CcBbAa +=

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 53 de 81

14. Fórmula de volumen. Observar indicada con la flecha de color rojo la redacción de la fórmula a

utilizar y el resultado obtenido en la celda de volumen correspondiente.

15. Fórmula de incertidumbre. Observa ahora la redacción de la fórmula indicada con la flecha de color

rojo. La redacción de la fórmula puede variar utilizando otras funciones.

16. Para seguir con el procedimiento redondearemos la cifra de incertidumbre obtenida a una sola cifra

significativa en otra celda preparada para ello. Observar que lo único que hemos hecho ha sido

copiar la celda H3 y se le da el formato adecuado. Notación científica sin decimales.

17. Redondeamos el resultado del volumen en la celda preparada ajustando a la misma cifra

significativa que la obtenida en la incertidumbre. Notación científica con un decimales.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 54 de 81

18. Podemos comprobar cómo una vez preparada la hoja de cálculo y con sólo modificar uno de los

datos de las medidas a introducir obtenemos el resultado final inmediatamente.

19. Podemos cambiar el formato para hacerlo más atractivo.

OBSERVACIONES:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 55 de 81

Nº PRÁCTICA: CALIBRACIÓN BÁSICA DE CALIBRE Y MICRÓMETRO

FECHA: …./…./….

CALIBRACIÓN.

El calibrado o calibración es el procedimiento de comparación entre lo que indica

un instrumento y lo que "debiera indicar" de acuerdo a un patrón de referencia con valor conocido.

De esta definición se deduce que para calibrar un instrumento o patrón es necesario disponer

de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verdadero que es el que se

empleará para compararlo con la indicación del instrumento sometido a calibrado. Esto se realiza

mediante una cadena ininterrumpida y documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario,

y que constituye lo que se llama trazabilidad.

El objetivo del calibrado es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos,

responder a los requisitos establecidos en las normas de calidad y garantizar la fiabilidad y trazabilidad

de las medidas.

Durante el calibrado, se contrasta el valor de salida del instrumento a calibrar frente a un patrón

en diferentes puntos de calibración. Si el error de calibración —error puesto de manifiesto durante la

calibración— es inferior al límite de rechazo, la calibración será aceptada. En caso contrario se requerirá

ajuste del instrumento y una contrastación posterior, tantas veces como sea necesario hasta que se

obtenga un error inferior al límite establecido.

En la calibración, los resultados deben documentarse con un certificado de calibración, en el

cual se hacen constar los errores encontrados así como las correcciones empleadas, errores máximos

permitidos, además pueden incluir tablas, gráficos, etc.

MATERIALES Y EQUIPOS:

- Calibres.

- Micrómetros.

- Balanzas.

- Galgas para espesores.

- Calas patrón.

- Anillos de referencia.

- Mármol de referencia o superficie plana para las calibraciones.

- Éter para limpieza de material.

- Trapo para limpieza.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 56 de 81

CALIBRACION BÁSICA DE CALIBRE O PIE DE REY

PROCEDIMIENTO:

ACONDICIONAMIENTO DE MATERIALES E INSTRUMENTOS.

1. Acondicionamiento del calibre: limpiar el calibre correctamente con éter y un trapo suave,

verificar que no presente ningún golpe, cerrar las mordazas verificando que no pase luz entre

ellas,…

2. Acondicionar las calas: limpiar para eliminar restos de grasa, verificar que no presentan golpes o

rayaduras, procurar no tocar con las manos la zona a medir,…

3. Acondicionamiento anillos: limpiar para eliminar restos de grasa, verificar que no presentan

golpes o rayaduras, procurar no tocar con las manos la zona a medir,…

4. Acondicionamiento mármol o superficie plana de referencia: limpiar bien con un trapo suave la

zona de trabajo.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 57 de 81

CALIBRACIÓN MANDÍBULAS EXTERIORES

1. Definir 5 puntos en la escala del calibre. Es fundamental que se cuente con el punto inicial y el

punto final del rango (1 punto para el inicial y 1 punto para el final). Los 3 puntos restantes serán

equidistantes en el resto de la escala del calibre.

2. Armar pilas de calas para formar cada punto de medida y controlar con el calibre.

3. Registrar la medida tomada y realizar 3 repeticiones.

4. Cada medida con sus repeticiones y sus promedios deberá ser registrada.

CALIBRACIÓN MANDÍBULAS EXTERIORES

1. Ya sabiendo que las mandíbulas de exteriores han sido aprobadas, las de interiores serán

controladas en 3 puntos equidistantes con anillos de referencia eligiendo 3.

2. Actuar como en las mandíbulas exteriores realizando tres medidas en cada anillo.

3. Anotar.

CALIBRACIÓN CORREDERA DE PROFUNDIDAD:

1. Una vez controladas (y aceptadas) las mandíbulas de interiores, procederemos a medir en 1

punto cualquiera del recorrido con 3 repeticiones.

2. Colocar sobre el mármol un bloque patrón de manera vertical donde apoyará el calibre para

luego deslizar el vástago hasta tocar el mármol.

3. Tres medidas y anotar.

NOTA: Habrá que tener en cuenta en todo el proceso la incertidumbre del equipo.

NOTA 2: Una vez realizado todo el proceso con ayuda de una hoja de cálculo determinaremos la

desviación estándar y comprobaremos si está dentro de los parámetros que indica la norma o las

instrucciones de trabajo de la empresa.

Si lo está emitiremos un informe de calibración indicando la desviación estándar, fecha, técnico, etc. que

de validez o no a la calibración.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 58 de 81

TABLAS DE RESULTADOS:

Calibración mandíbulas exteriores

Referencia nº Medida calas Medida calibre Media

1 1

2

3

2 1

2

3

3 1

2

3

4 1

2

3

5 1

2

3

Calibración mandíbulas interiores

Referencia nº Medida anillos Medida calibre Media

1 1

2

3

2 1

2

3

3 1

2

3

Calibración corredera de profundidad

Referencia nº Medida pieza Medida calibre Media

1 1

2

3

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 59 de 81

Calibración mandíbulas exteriores

Referencia nº Medida galgas Media medidas Desviación (da) da2

1

2

3

4

5

Calibración mandíbulas interiores

Referencia nº Medida anillos Media medidas Desviación (da) da2

1

2

3

Calibración corredera de profundidad

Referencia nº Medida pieza Media Desviación (da) da2

1

Total da2

Cálculo de la desviación estándar:

1

2

−= ∑

N

ds a

== ∑8

2ad

s

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 60 de 81

Observaciones y comentarios:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 61 de 81

CALIBRACION BÁSICA DE MICRÓMETRO

PROCEDIMIENTO:

ACONDICIONAMIENTO DE MATERIALES E INSTRUMENTOS.

1. Acondicionamiento del micrómetro

a. Limpieza correcta de las superficies (éter) y eliminación de virutas o restos de cualquier

material.

b. Mediante un vidrio o un patrón de mármol se realizará una prueba de planitud de las

superficies de contacto. Se presiona el vidrio contra la superficie hasta que desaparezcan

las líneas de interferencia. Si hay rayas de interferencia (se ve la luz a su través) es que el

micrómetro está rayado.

c. Inspección visual con una lupa para verificar si hay rayas leves, profundas o manchas de

óxido.

2. Acondicionar las galgas: limpiar para eliminar restos de grasa, verificar que no presentan golpes o

rayaduras, procurar no tocar con las manos la zona a medir,…

3. Acondicionar las calas: limpiar para eliminar restos de grasa, verificar que no presentan golpes o

rayaduras, procurar no tocar con las manos la zona a medir,…

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 62 de 81

CALIBRACIÓN MICRÓMETRO.

1. Definir 6 valores que recojan todo el rango del micrómetro. Es fundamental que se cuente con el

punto inicial y el punto final del rango (1 punto para el inicial y 1 punto para el final). Los 4

puntos restantes serán equidistantes en el resto de la escala del micrómetro.

2. Armar pilas de bloques o galgas para formar cada punto de medida y controlar con el

micrómetro.

3. Registrar la medida tomada y realizar 3 repeticiones.

4. Cada medida con sus repeticiones y sus promedios deberá ser registrada.

5. Comparar el error del instrumento con los límites de error permitidos por las normas y

determinar si el micrómetro es apto para realizar mediciones.

6. Evaluar si el instrumento cumple o no cumple, explicando las causas por las que es aprobado y

las causas por las que es rechazado.

7. Elaboración del informe que incluirá:

a. Certificado de calibración.

b. Registro de calibración.

c. Rótulo de identificación en el equipo.

NOTA 1: un dispositivo calibrado es apto para su funcionamiento, cuando los errores obtenidos en la

calibración, no superan los límites de error de normas, instrucciones de empresa o del fabricante.

Deberemos calcular para ello la desviación estándar que es el parámetro más utilizado.

NOTA 2: la incertidumbre no deberá superar los límites de error, los intervalos de tolerancia de los

procesos donde se realiza la medición, ni la resolución del equipo.

TABLA DE RESULTADOS

Calibración de un micrómetro

Valor

Patrón VP

Mm

Lectura

1

mm

Lectura

2

mm

Lectura

3

mm

Valor

Medio-X

mm

Desv. da

(X – VP)

mm

da2

(X-Vp)2

0

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

Total da2

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 63 de 81

Cálculo de la desviación estándar:

1

2

−= ∑

N

ds a

== ∑5

2ad

s

Observaciones y comentarios:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 64 de 81

Nº PRÁCTICA: CALIBRACIÓN BÁSICA DE BALANZA MONOPLATO

FECHA: …./…./….

CALIBRACIÓN.

El calibrado o calibración es el procedimiento de comparación entre lo que indica

un instrumento y lo que "debiera indicar" de acuerdo a un patrón de referencia con valor conocido.

De esta definición se deduce que para calibrar un instrumento o patrón es necesario disponer

de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verdadero que es el que se

empleará para compararlo con la indicación del instrumento sometido a calibrado. Esto se realiza

mediante una cadena ininterrumpida y documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario,

y que constituye lo que se llama trazabilidad.

El objetivo del calibrado es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos,

responder a los requisitos establecidos en las normas de calidad y garantizar la fiabilidad y trazabilidad

de las medidas.

Durante el calibrado, se contrasta el valor de salida del instrumento a calibrar frente a un patrón

en diferentes puntos de calibración. Si el error de calibración —error puesto de manifiesto durante la

calibración— es inferior al límite de rechazo, la calibración será aceptada. En caso contrario se requerirá

ajuste del instrumento y una contrastación posterior, tantas veces como sea necesario hasta que se

obtenga un error inferior al límite establecido.

En la calibración, los resultados deben documentarse con un certificado de calibración, en el

cual se hacen constar los errores encontrados así como las correcciones empleadas, errores máximos

permitidos, además pueden incluir tablas, gráficos, etc.

MATERIALES Y EQUIPOS:

- Balanzas.

- Pesas patrón M3.

- Pinzas para pesas.

- Éter para limpieza de material.

- Trapo para limpieza.

- Ordenador con hoja de cálculo Excel.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 65 de 81

CALIBRACION BÁSICA DE BALANZA MONOPLATO

ELECTRÓNICA DE 100 g CON DIVISIÓN DE ESCALA DE 0,1 g

PROCEDIMIENTO:

ACONDICIONAMIENTO DE MATERIALES E INSTRUMENTOS.

1. Acondicionamiento pesas patrón: Nuestras pesas patrón son del tipo M3. Para una pesa de 10 g

la tolerancia es de ± 50 mg = 0,050 g.

a. Limpiar las pesas patrón con éter o alcohol.

b. Las pesas estarán en el recinto de calibración durante, al menos, 12 horas antes del

proceso de calibración.

c. Asegurar la estabilidad de temperatura a 20 ± 1ºC, así como la humedad y presión

atmosférica.

2. Acondicionamiento de la balanza.

a. Verificar que la balanza a calibrar se encuentre en buen estado: debe estar limpia y

ubicada en un sitio libre de vibraciones y fuentes de calor.

b. Comprobar que esté perfectamente equilibrada con la burbuja de nivel.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 66 de 81

CALIBRACIÓN DE LA BALANZA

1. Definir entre 5 y 10 valores que recojan todo el rango de la balanza. Es fundamental que se

cuente con el punto inicial y el punto final del rango (1 punto para el inicial y 1 punto para el

final). Los puntos restantes serán equidistantes en el rango de la balanza.

2. Para efectuar la calibración en cada punto se puede utilizar una pesa patrón o bien utilizar

varias pesas (por ejemplo, para efectuar la calibración a 30 g se puede combinar la pesa de 10

g y la de 20 g). En nuestro ejemplo podemos efectuar la calibración en los siguientes 10

puntos: 10, 20, 30 (10+20), 40 (20+20), 50,60 (50+10), 70 (50+20), 80 (50+20+10), 90

(50+20+20) y 100 g.

3. Manipulando las pesas con pinzas y sin tocar con las manos efectuar una serie de medidas de

los 10 puntos a determinar. Anotar los resultados obtenidos.

4. Repetir hasta 5 veces el procedimiento de medida de la masa en los 10 puntos. En cada serie

se pesa cada vez una de las pesas (o combinación de ellas) alternativamente en sentido

ascendente y descendente. De esta manera la variabilidad de los resultados recoge más

fuentes de variación que si se efectúan las 5 pesadas seguidas en cada punto de calibración.

5. Calcular para cada punto de pesada la desviación media sobre el valor de la pesa patrón.

6. Comparar el error del instrumento con los límites de error permitidos por las normas y

determinar si la balanza es apta para realizar mediciones.

7. Evaluar si el instrumento cumple o no cumple, explicando las causas por las que es aprobado

y las causas por las que es rechazado.

8. Elaboración del informe.

TABLA DE RESULTADOS:

Calibración de una balanza

Valor

Patrón VP

g

Lectura

1

g

Lectura

2

g

Lectura

3

g

Lectura

4

g

Lectura

5

g

Valor

Medio-X

g

Desv. da

(X – VP)

g

da2

(X-Vp)2

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

Total da2

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 67 de 81

NOTA 1: un dispositivo calibrado es apto para su funcionamiento, cuando los errores obtenidos en la

calibración, no superan los límites de error de normas, instrucciones de empresa o del fabricante.

Deberemos calcular la desviación estándar después de realizada todo el proceso de calibración.

NOTA 2: la incertidumbre no deberá superar los límites de error, los intervalos de tolerancia de los

procesos donde se realiza la medición, ni la resolución del equipo.

Cálculo de la desviación estándar:

1

2

−= ∑

N

ds a

== ∑9

2ad

s

Observaciones y comentarios:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 68 de 81

Nº PRÁCTICA: CALIBRACIÓN BÁSICA DE MATERIAL VOLUMÉTRICO

FECHA: …./…./….

CALIBRACIÓN

El calibrado o calibración es el procedimiento de comparación entre lo que indica

un instrumento y lo que "debiera indicar" de acuerdo a un patrón de referencia con valor conocido.

De esta definición se deduce que para calibrar un instrumento o patrón es necesario disponer

de uno de mayor precisión que proporcione el valor convencionalmente verdadero que es el que se

empleará para compararlo con la indicación del instrumento sometido a calibrado. Esto se realiza

mediante una cadena ininterrumpida y documentada de comparaciones hasta llegar al patrón primario,

y que constituye lo que se llama trazabilidad.

El objetivo del calibrado es mantener y verificar el buen funcionamiento de los equipos,

responder a los requisitos establecidos en las normas de calidad y garantizar la fiabilidad y trazabilidad

de las medidas.

Durante el calibrado, se contrasta el valor de salida del instrumento a calibrar frente a un patrón

en diferentes puntos de calibración. Si el error de calibración —error puesto de manifiesto durante la

calibración— es inferior al límite de rechazo, la calibración será aceptada. En caso contrario se requerirá

ajuste del instrumento y una contrastación posterior, tantas veces como sea necesario hasta que se

obtenga un error inferior al límite establecido.

En la calibración, los resultados deben documentarse con un certificado de calibración, en el

cual se hacen constar los errores encontrados así como las correcciones empleadas, errores máximos

permitidos, además pueden incluir tablas, gráficos, etc.

MATERIALES Y EQUIPOS:

- Pipetas aforadas de 10 y 25 cm3.

- Bureta.

- Soporte y pinzas para bureta.

- Embudo pequeño.

- Matraz aforado.

- Balanza analítica precisión 0,001 g.

- Termómetro.

- Tabla con densidades agua a distintas temperaturas.

- Vasos de precipitados.

- Jeringas o pipeteadores.

- Pipeta Pasteur o cuentagotas.

- Agua destilada.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 69 de 81

CALIBRACION BÁSICA DE UNA PIPETA AFORADA DE 10 cm3

PROCEDIMIENTO:

1. Echar agua destilada en un vaso de precipitados de unos 400 cm3.

2. Tomar la temperatura del agua (Ta).

3. Localizar en la tabla la densidad del agua según la temperatura (da).

4. Colocar un vaso de precipitados pequeño en la balanza y tarar.

5. Llenar una pipeta de 10 cm3 con agua el agua destilada del primer vaso.

6. Verter sobre el vaso de precipitados tarado en la balanza el contenido de la pipeta. Anotar la

masa (Mp10).

7. Repetir el ensayo en otras 10 ocasiones anotando los resultados en la tabla.

8. Calcular la media y desviación estándar.

Densidad del agua con la temperatura

Temperatura (ºC) Densidad (g/cm3)

15,00

16,00

17,00

18,00

19,00

20,00

21,00

22,00

23,00

24,00

25,00

26,00

27,00

28,00

29,00

30,00

0,99919

0,99903

0,99886

0,99868

0,99849

0,99829

0,99808

0,99786

0,99762

0,99738

0,99713

0,99686

0,99659

0,99631

0,99602

0,99571

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 70 de 81

TABLA DE RESULTADOS:

Calibración de una pipeta aforada de 10 cm3

Pipeta: marca, calidad y tolerancia

Volumen pipeta 10 cm3 10,000 cm3

Temperatura del agua destilada (Ta) ºC

Densidad del agua a Ta (da) g/cm3

Valor patrón masa VP = da·10,000 cm3 g

Medición nº Masa balanza

(Xi)

Valor patrón

(VP)

Desviación da

(Xi – VP)

da2

(Xi – VP)2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Total da2

NOTA 1: un dispositivo calibrado es apto para su funcionamiento, cuando los errores obtenidos en la

calibración, no superan los límites de error de normas, instrucciones de empresa o del fabricante.

Deberemos calcular la desviación estándar después de realizada todo el proceso de calibración.

NOTA 2: la incertidumbre no deberá superar los límites de error, los intervalos de tolerancia de los

procesos donde se realiza la medición, ni la resolución del equipo.

Cálculo de la desviación estándar:

1

2

−= ∑

N

ds a

== ∑9

2ad

s

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 71 de 81

CALIBRACION BÁSICA DE UNA PIPETA AFORADA DE 25 cm3

PROCEDIMIENTO:

1. Echar agua destilada en un vaso de precipitados de unos 400 cm3.

2. Tomar la temperatura del agua (Ta)

3. Localizar en la tabla la densidad del agua según la temperatura (da).

4. Colocar un vaso de precipitados pequeño en la balanza y tarar.

5. Llenar una pipeta de 25 cm3 con agua el agua destilada del primer vaso.

6. Verter sobre el vaso de precipitados tarado en la balanza el contenido de la pipeta. Anotar la

masa (Mp25).

7. Repetir el ensayo en otras 10 ocasiones anotando los resultados en la tabla.

8. Calcular la media y desviación estándar.

TABLA DE RESULTADOS:

Calibración de una pipeta aforada de 25 cm3

Pipeta: marca, calidad y tolerancia

Volumen pipeta 25 cm3 25,000 cm3

Temperatura del agua destilada (Ta) ºC

Densidad del agua a Ta (da) g/cm3

Valor patrón masa VP = da·25,000 cm3 g

Medición nº Masa balanza

(Xi)

Valor patrón

(VP)

Desviación da

(Xi – VP)

da2

(Xi – VP)2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Total da2

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 72 de 81

NOTA 1: un dispositivo calibrado es apto para su funcionamiento, cuando los errores obtenidos en la

calibración, no superan los límites de error de normas, instrucciones de empresa o del fabricante.

Deberemos calcular la desviación estándar después de realizada todo el proceso de calibración.

NOTA 2: la incertidumbre no deberá superar los límites de error, los intervalos de tolerancia de los

procesos donde se realiza la medición, ni la resolución del equipo.

Cálculo de la desviación estándar:

1

2

−= ∑

N

ds a

== ∑9

2ad

s

OBSERVACIONES:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 73 de 81

CALIBRACION BÁSICA DE UNA BURETA DE 50 cm3

PROCEDIMIENTO:

1. Echar agua destilada en un vaso de precipitados de unos 400 cm3.

2. Tomar la temperatura del agua (Ta).

3. Localizar en la tabla la densidad del agua según la temperatura (da).

4. Llenar con el agua del vaso y con ayuda del embudo la bureta. Recordar homogeneizar.

5. Enrasar a cero perfectamente.

6. Dejar la bureta unos 5 minutos en reposo para comprobar que no existen pérdidas y que el

enrase continua en la posición “0”.

7. Colocar un vaso de precipitados pequeño en la balanza y tarar.

8. Se vierten con cuidado 10 cm3 de la bureta al vaso y se pesa.

9. Verter sobre el vaso de precipitados tarado en la balanza 10 cm3 de la bureta. Anotar la masa

(Mb10).

10. Repetir el enrase y verter ahora 20 cm3 (Mb20).

11. Repetir el proceso para 30 (Mb30), 40 (Mb40) y 50 (Mb50) cm3.

12. Hacer esto en otras 5 ocasiones.

13. Calcular la media y desviación estándar.

Densidad del agua con la temperatura

Temperatura (ºC) Densidad (g/cm3)

15,00

16,00

17,00

18,00

19,00

20,00

21,00

22,00

23,00

24,00

25,00

26,00

27,00

28,00

29,00

30,00

0,99919

0,99903

0,99886

0,99868

0,99849

0,99829

0,99808

0,99786

0,99762

0,99738

0,99713

0,99686

0,99659

0,99631

0,99602

0,99571

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 74 de 81

TABLA DE RESULTADOS:

Calibración de una bureta de 50 cm3

Bureta: marca, calidad y tolerancia

Temperatura del agua destilada (Ta) ºC

Densidad del agua a Ta (da) g/cm3

Valor patrón masa VP10 = da · 10,000 g

Valor patrón masa VP20 = da · 20,000 g

Valor patrón masa VP30 = da · 30,000 g

Valor patrón masa VP40 = da · 40,000 g

Valor patrón masa VP50 = da · 50,000 g

Medición nº Masa balanza

(Xi)

Valor patrón

(VP10,20,30,40,50)

Desviación da

(Xi – VP)

da2

(Xi – VP)2

1 10 cm3

2 10 cm3

3 10 cm3

4 10 cm3

5 10 cm3

1 20 cm3

2 20 cm3

3 20 cm3

4 20 cm3

5 20 cm3

1 30 cm3

2 30 cm3

3 30 cm3

4 30 cm3

5 30 cm3

1 40 cm3

2 40 cm3

3 40 cm3

4 40 cm3

5 40 cm3

1 50 cm3

2 50 cm3

3 50 cm3

4 50 cm3

5 50 cm3

Total da

2

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 75 de 81

NOTA 1: un dispositivo calibrado es apto para su funcionamiento, cuando los errores obtenidos en la

calibración, no superan los límites de error de normas, instrucciones de empresa o del fabricante.

Deberemos calcular la desviación estándar después de realizada todo el proceso de calibración.

NOTA 2: la incertidumbre no deberá superar los límites de error, los intervalos de tolerancia de los

procesos donde se realiza la medición, ni la resolución del equipo.

Cálculo de la desviación estándar:

1

2

−= ∑

N

ds a

== ∑24

2ad

s

OBSERVACIONES:

Page 76: Nº PRÁCTICA: MANEJO Y USO DEL CALIBRE · metrologÍa gs – ensayos fÍsico-quÍmicos pág. 1 de 81

METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 76 de 81

CALIBRACION BÁSICA DE UN MATRAZ AFORADO DE 250 cm3

PROCEDIMIENTO:

1. Limpiar y secar un matraz aforado de 250 cm3 perfectamente.

2. Tarar en la balanza y anotar su masa (Mm).

3. Echar agua destilada en un vaso de precipitados de unos 400 cm3.

4. Tomar la temperatura del agua (Ta).

5. Localizar en la tabla la densidad del agua según la temperatura (da).

6. Llenar el matraz con ayuda de un embudo hasta llegar a unos milímetros antes del enrase.

Terminar de enrasar con ayuda de una pipeta Pasteur o cuentagotas hasta que el menisco

coincida con la marca del enrase.

7. Tomar de nuevo la masa del matraz aforado lleno de agua (Mm+a).

8. Determinar la variación de masa medida con respecto a la masa teórica.

TABLA DE RESULTADOS:

Calibración de un matraz aforado de 250 cm3

Matraz: marca, calidad y tolerancia

Volumen matraz 250 cm3 250,000 cm3

Temperatura del agua destilada (Ta) ºC

Densidad del agua a Ta (da) g/cm3

Valor patrón masa VP = da · 250,000 cm3 g

Masa del matraz (Mm) g

Masa del matraz con agua (Mm+a) g

Masa de agua Ma = Mm+a – Mm g

Diferencia Ma - VP g

% desviación 100⋅−

VP

VPM a %

OBSERVACIONES:

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 77 de 81

Nº PRÁCTICA: EXPRESIÓN DE MEDIDAS Y SU INCERTIDUMBRE CON DISTINTOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA FECHA: …./…./….

INTRODUCCIÓN:

Existen a nuestro alrededor multitud de instrumentos que se utilizan para medir distintas

magnitudes: el reloj, un cuentakilómetros, un flexómetro, reglas, medidores de presión atmosférica,

termómetros, manómetros de presión, etc.

Cada uno de estos instrumentos tiene una precisión y su medida tendrá la incertidumbre

asociada como ocurre en cada medición.

En esta práctica vamos a utilizar distintos instrumentos de medida y vamos a expresar el valor

de cada medida con la incertidumbre asociada y las unidades correctas.

MATERIALES Y EQUIPOS:

- Flexómetro.

- Regla.

- Termómetro analógico.

- Reloj analógico.

- Cronómetro digital.

- Termómetro digital.

- Velocímetro de un vehículo.

- Manómetro para vacío.

o Bote de conserva con tapa.

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 78 de 81

MEDIDA CON FLEXÓMETRO

PROCEDIMIENTO:

Vamos a medir distintos objetos con este instrumento y expresaremos el resultado en la unidad

habitual con este instrumento que son los centímetros (cm).

Medición de objetos con flexómetro

Objeto a medir Medida Incertidumbre (±)

Altura de una mesa

Anchura de un armario de laboratorio

Altura de una caja de refractómetro

Altura de una puerta

Longitud de una baldosa

MEDIDA CON REGLA

PROCEDIMIENTO:

Vamos a medir distintos objetos con este instrumento y expresaremos el resultado en la unidad

habitual con este instrumento que son los centímetros (cm) y también en milímetros (mm).

Medición de objetos con regla

Objeto a medir cm mm

Medida Incertidumbre Medida Incertidumbre

Lapicero

Una hoja de papel

El diámetro de un cilindro

Una goma de borrar

Un cuadro de una hoja cuadriculada

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 79 de 81

MEDIDA CON TERMÓMETRO

PROCEDIMIENTO:

Vamos a medir la temperatura del agua contenida en un vaso y que iremos calentando en una

placa calefactora. Expresaremos el resultado en la unidad habitual con este instrumento que son los

grados centígrados (°C).

Medición de temperaturas con termómetro

Agua a distintas temperaturas Medida Incertidumbre (±)

A temperatura ambiente

Después de 2 minutos de calentamiento

Después de 4 minutos de calentamiento

MEDIDA DE TIEMPO CON RELOJ ANALÓGICO

PROCEDIMIENTO:

Vamos a cronometrar distintos tiempos con un reloj clásico analógico. Expresaremos el

resultado en la unidad habitual con este instrumento que son los minutos y segundos (min y s)

Medición de tiempos con reloj analógico

Actividad de la que medimos el tiempo Medida Incertidumbre (±)

Tiempo en recorrer el laboratorio de un extremo a otro

Tiempo en calentar un vaso con 100 cm3 de agua a 80 ºC

Tiempo en llenar un frasco lavador

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 80 de 81

MEDIDA DE TIEMPO CON CRONÓMETRO DIGITAL

PROCEDIMIENTO:

Actuaremos igual que en el caso anterior, pero ahora el tiempo lo medimos con un cronómetro.

Expresaremos el resultado en la unidad habitual con este instrumento que son los minutos, segundos,

décimas de segundo y centésimas de segundo.

Medición de tiempos con cronómetro digital

Actividad de la que medimos el tiempo Medida Incertidumbre (±)

Tiempo en recorrer el laboratorio de un extremo a otro

Tiempo en calentar un vaso con 100 cm3 de agua a 80 ºC

Tiempo en llenar un frasco lavador

OBSERVACIÓN DEL VELOCÍMETRO DE UN VEHÍCULO

PROCEDIMIENTO:

Se trata en este caso de ir a nuestro vehículo y observar nuestro velocímetro que suele ser

analógico. Observaremos las distintas divisiones y calcularemos la incertidumbre de la medida en tres

puntos distintos: a 20 km/h; a 60 km/h y a 130 km/h. Expresamos el resultado en las unidades correctas.

Observación velocímetro vehículo

Actividad de la que medimos el tiempo Medida Incertidumbre (±)

Observación a 20 km/h

Observación a 60 km/h

Observación a 130 km/h

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METROLOGÍA

GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS pág. 81 de 81

MEDICIÓN DEL VACÍO DE UN BOTE DE CONSERVA

PROCEDIMIENTO:

Vamos a utilizar un manómetro para medir el vacío en un bote de conserva.

1. Tomar un bote de conserva vacio y limpio (no importa el tamaño).

2. Calentar agua en un vaso de precipitados en suficiente cantidad para llenar el frasco hasta

unos 80 ºC.

3. Con cuidado llenar el frasco de conserva y tapar rápidamente.

4. Dejar enfriar.

5. Tomar el manómetro de medida de vacío y pinchar con cuidado la tapa del frasco.

6. Manteniendo presionado el manómetro con la goma sobre la tapa del bote observar la

medida indicada y anotar.

Medida del vacío en un bote de conserva

Bote de conserva Medida Incertidumbre (±)

Medida del vacío