UNIDAD 3

METROLOGÍA

 De acuerdo con sus raíces la metrología esta relacionada con todas las ciencias existentes para facilitar su entendimiento, aplicación, evaluación y desarrollo, habiendo estado ligada al hombre desde su creación o aparición en la tierra. Hoy en día estamos con el Sistema Internacional de Unidades (SI) que es una versión modernizada del sistema métrico establecido por acuerdo internacional, suministra un marco lógico interconectado con todas las mediciones de ciencia, industria, y comercio.

El sistema es construido sobre los cimientos que forman siete unidades base, más dos unidades suplementarias; todas las demás unidades del SI derivan desde estas unidades, los múltiplos y submúltiplos son expresados en un sistema decimal.

La importancia de la metrología radica en que tanto empresarios como consumidores necesitan saber con suficiente exactitud cuál es el contenido exacto de un determinado producto. En este sentido, las empresas deben contar con buenos instrumentos de medición (balanzas, termómetros, reglas, calibradores, micrómetros, pesas, etc.) para obtener medidas confiables y garantizar buenos resultados en el proceso de fabricación de un producto. Y, por otro lado, es necesario homogenizar las unidades de medida en todos los pueblos y países. Por ejemplo, un kilo de azúcar pesado en Lima debe contener la misma cantidad que un kilo de azúcar pesado en Trujillo, en Puno, en Venezuela, en Estados Unidos, o en cualquier parte del mundo. Para llegar a la integración de este SI han pasado milenios y ha necesitado la concurrencia de brillantes cerebros, pero más que nada, de trabajo arduo y constante.

3.1 ANTECEDENTES

Las civilizaciones antiguas desarrollaron formas precisas para medir 4

características: longitud, área, volumen y peso o masa; por ejemplo empleaban el

tiempo para medir grandes longitudes y áreas, un viaje tenía tantas horas, días o

lunas, un acre era el terreno que podía arar un grupo de bueyes en un día. Muchas de

las unidades de medición antiguas derivaban de partes del cuerpo o de materiales que

se podían obtener fácilmente. Aún hoy en día hablamos de los pies o los palmos para

medir longitudes, otras unidades de medición basadas en las partes del cuerpo no

eran tan claras; La pulgada se basó en el último fragmento del dedo pulgar; La braza

era la distancia entre las puntas del dedo del medio de una mano y de la otra con los

brazos extendidos; La yarda era la distancia que había entre la punta de la nariz a la

punta de los dedos con el brazo derecho extendido; El problema que tenían estas

unidades de medición era que los cuerpos de las personas no tienen todos las mismas

medidas. Los primeros intentos para solucionar esto tenían como idea de

estandarización de las longitudes, por ejemplo la distancia que había entre la punta de

la nariz del monarca y las puntas de los dedos con el brazo extendido. El estándar más

antiguo que se conserva es el pie de una estatua de Judea, el gobernador de Lagash,

una ciudad de Mesopotamia hace unos 4000 años.

Algunos Antecedentes Históricos3000 a.C. La primera ciudad se sitúa en el Oriente Medio. Los sumerios desarrollan reglas y pesos. Se basan en el siclo de 8,39 g (129 granos o 0.29 oz.) y la mina, 60 g más pesada.2575 a.C. El estándar más antiguo que se conserva es el pie de una estatua de Judea, el gobernador de Lagash, una ciudad de Mesopotamia hace unos 4000 años. Esta dividido en 16 partes y tiene 26,45 cm. 1950 a.C. El primer estándar de medición que se conoce es una pesada barra de cobre, encontrada en Nippur en el río Éufrates, Está marcada con cuatro unidades grandes a la vez dividida en 16 unidades más pequeñas, muy parecidas a los pies y pulgadas.1791 Se propone en Francia el sistema métrico de medición.1792 Jean-Batiste Delambre y Pierre Mechain empiezan a medir el arco del meridiano que va desde Bunkirk a Barcelona, cosa que lleva al establecimiento de un sistema uniforme de medición.1805 El micrómetro “Lord Chancellor” de Henry Maudslay con una resolución de 1/10,000 pulgadas de indicación.1820 El parlamento británico aprueba una propuesta que designa como “unidades imperiales” la yarda y las libras.1848 Patente de Laurent Palmer, Francia, por “un calibre á vis et á vernier circulaire” (micrómetro externo).1851 Se introduce el calibrador Vernier de Brown & Sharpe.1867 Los niveles de Davis. La balanza de agua y el inclinómetro se combinan con las herramientas de hierro patentadas en 1867, hechas para carpinteros y maquinistas.1875 Brown & Sharpe produce lo que sería la primera máquina de medición por coordenadas para la compañía Herresshoff en Bristol, el fabricante de barcos y yates de competición más conocida del mundo. Se usó para ganar la America’s Cup de 1895 a 1920.1963 La primera máquina de medir electrónica del mundo: “ALPHA” diseñada y fabricada por DEA (Italia).1970 DEA desarrolla LEONARDO, una máquina de medición por coordenadas totalmente automática.DEA crea DEAC, la primera computadora para MMC.DEA crea el modelo IOTA, la primera MMC con patines de aire.DEA presenta SIGMA, una herramienta de cambio automático.

3.2 CONCEPTOS BASICOS

METROLOGÍA: Es la ciencia que trata de las mediciones, de los sistemas de unidades adaptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas.

MEDICIÓN: Determinación de tamaño, cantidad, peso o extensión de algo, que describe a un objeto mediante números.

La metrología dimensional es básica para la producción en serie y la Intercambiabilidad de partes. Con tal propósito esta División tiene a su cargo los patrones nacionales de longitud y ángulo plano. La unidad de longitud se disemina mediante la calibración interferometrica de bloques patrón de alto grado de exactitud. Estos, a su vez, calibran otros de menor exactitud, estableciéndose la cadena de Trazabilidad que llega hasta las mediciones de los instrumentos de uso industrial común.

De esta manera, se les da Trazabilidad a partir del patrón nacional a instrumentos y patrones dimensionales de gran importancia industrial, como anillos y tampones patrón, patrones de roscas, galgas de espesores, patrones de forma y posición, artefactos para la calibración de maquinas de medición por coordenadas, mesas de planitud, así como a la verificación de maquinas herramientas entre otros. El patrón primario de pequeños ángulos es utilizado para calibrar niveles y auto-colimadores principalmente. Para ángulos mayores de 15 minutos de arco se utilizan mesas divisoras de alta exactitud. Con estos instrumentos se calibran las mesas de menor exactitud, polígonos de precisión, galgas angulares, goniómetros, etc.

3.3 USO DE LOS SISTEMAS INTERNACIONALES DE MEDIDA

El Sistema Internacional de Unidades (SI), conocido también como el sistema métrico moderno, es el estándar de pesas y medidas de la ciencia, la tecnología y la industria. El SI se compone de siete unidades básicas y muchas unidades suplementarias, Derivadas y especiales; también alberga ciertas unidades que no pertenecen propiamente al Sistema pero que son de uso común. La abreviatura de la unidad es igual para el singular y el plural (1cm, 15 cm) y sólo al final de la oración se coloca punto después de la abreviatura.

Unidades básicas del SI

3.4 SISTEMAS DE MEDICIÓN ELECTRICOS ,TEMPERATURA, TORSIÓN, PRESIÓN Y ESFUERZOS MECANICOS

El sistema internacional esta basado en siete unidades fundamentales y dos suplementarias; además, define 19 unidades derivadas, aunque son muchas las que se establecen simplemente como consecuencias y por la simple aplicación de las leyes de la física y de los principios del antiguo sistema métrico. Existen algunas unidades que no pertenecen al SI aunque son de uso común. Por diversas razones la CGPM (CONFERENCIA GENERAL DE PESAS Y MEDIDAS) las ha clasificado en tres categorías:

unidades que se mantienen, unidades que se mantienen temporalmente y otras unidades.

Unidades eléctricas ComunesCantidad de electricidad (Q): Culombio(C).Resistencia(R): Ohmio (Ω).Tensión (V): Voltios(V).Intensidad (I): Amperio(A).

Angulo planoRadian (símbolo rad)Unidad suplementariaEl radian es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un circuito que interceptan, sobre la circunferencia de este circulo.

Temperatura termodinámicaKelvin (símbolo K)unidad baseEl kelvin es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Masa (Cantidad de masa, además existe el kilogramo fuerza y presión)Kilogramo (símbolo kg)Unidad baseEl kilogramo es la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo.

Fuerza (PARA TORSIÓN, PRESION Y POR SU PUESTO FUERZA).Newton (símbolo N) Unidad derivada

3.5 CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA METROLOGÍA

La metrología dimensional incluye la medición de todas aquellas propiedades que se determinen mediante la unidad de longitud, como por ejemplo distancia, posición, diámetro, redondez, planitud, rugosidad, etc. La longitud es una de las siete magnitudes base del Sistema Internacional de Unidades (SI). Esta especialidad es de gran importancia en la industria en general pero muy especialmente en la de manufactura pues las dimensiones y la geometría de los componentes de un producto son características esenciales del mismo, ya que, entre otras razones, la producción de los diversos componentes debe ser dimensionalmente homogénea, de tal suerte que estos sean intercambiables aun cuando sean fabricados en distintas maquinas, en distintas plantas, en distintas empresas o, incluso, en distintos países.

3.6 METROLOGÍA DIMENSIONAL

Metrología es la ciencia que trata de las medidas, de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Abarca varios campos, tales como metrología térmica, eléctrica, acústica, dimensional, etcétera. La metrología dimensional se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares (longitudes y ángulos).

Medida.- es la evaluación de una magnitud hecha según su relación con otra magnitud de la misma especie adoptada como unidad. Tomar la medida de una magnitud es compararla con la unidad de su misma especie para determinar cuantas veces esta se halla contenida en aquella. La metrología dimensional se aplica en la medición de longitudes (exteriores, interiores, profundidades, alturas) y ángulos, así como de la evaluación del acabado superficial.

La medición se puede dividir en directa (cuando el valor de la medida se obtiene

directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos) o indirecta (cuando para obtener el valor de la medida necesitamos compararla con alguna referencia.

3.6.1 GENERALIDADES

Estudiar dimensiones y tolerancias geométricas es como edificar. Si se desea que el edificio sea sólido y perdure, se requiere de cimientos sólidos y fuertes. Igualmente, si desea obtener conocimientos acerca de dimensiones y tolerancias geométricas sólidos y perdurables, entonces se deberá establecer un previo conocimiento acerca de este tema y familiarizarse con ciertas definiciones y lenguajes utilizados en este campo.

Es por ello que el propósito de esta investigación es ofrecerle al lector un entendimiento de lo que son las GD&T, cuando y como las usamos y que ventajas ofrece utilizar este tipo de herramientas en el diseño y fabricación de piezas. Teniendo en cuenta estas prioridades el lector podrá entender mejor que consideraciones hay que tener en cuenta para el ensamble de piezas, entender mucho mejor la comunicación en el proceso de diseño, así como comprender mucho mejor el trabajo de un departamento de metrología en una empresa.

3.6.2 DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMETRICAS

Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias (GD&T, por sus siglas en inglés), es un lenguaje usado en dibujos de diseño mecánico compuesto por símbolos que son usados para comunicar eficiente y precisamente los requerimientos de geometría para las operaciones relacionadas en componentes y ensambles, GD&T es y ha sido exitosamente usado por muchos años en la industria automotriz, aeroespacial, electrónica y en el diseño comercial e industrias de manufactura.

Las industrias y organizaciones orientadas al éxito que requieren precisión y líneas comunes de comunicación entre ingeniería, diseño, manufactura calidad deben considerar el Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias como su estándar en dibujo mecánico.Algunas ventajas del GD&T son:

1. Proporciona una técnica clara y concisa para definir un sistema coordenado de referencias (Datum) en un componente o ensamble para ser usado a través de los procesos de manufactura e inspección.

2. Proporciona una aplicación de Dimensionamiento Geométrico estrechamente aceptado en ensambles, un proceso de diseño mecánico lógico y diseño para las consideraciones de manufactura.

3. El Dimensionamiento Geométrico reduce dramáticamente la necesidad de notas de dibujo para describir la complejidad de los requerimientos de geometría en un componente o ensamble mediante el uso de simbología (para describir tolerancias de tamaño, forma, orientación y localización) estándar que define rápida y precisamente el diseño, la manufactura y los requerimientos de inspección.

4. Proporciona uniformidad en las especificaciones e interpretación de dibujos. GD&T reduce la controversia, las conjeturas y la suposición a través de los procesos de manufactura e inspección.

En el sistema de GD&T se usan diferentes símbolos para señalizar las tolerancias que se requieren en cierto dibujo.

Datum y su importancia. Un Datum es un punto, una línea, un eje o plano teóricamente exacto que indica la relación dimensional entre una figura controlada por tolerancias y una figura de la pieza señalada como tal, que sirve como figura para describir un Datum mientras que su contraparte ideal (el dispositivo medidor o calibrador) establece el eje o plano de Datum. Por razones prácticas se supone que existe un Datum y se simula con un dispositivo de inspección o fabricación como mesas o placas planas, mandriles o superficies de equipos medidores.

Los Datums se usan principalmente para localizar una pieza de manera repetible para revisar Tolerancias Geométricas relacionadas a las figuras utilizadas como Datum. Además, éstos proporcionan información de diseño funcional acerca de la pieza.

3.6.2.1 DEFINICIONES

Concepto de tolerancia. En la realidad fabricar una pieza con dimensiones absolutamente exactas es imposible. No existe ni existirá una maquina ni proceso de fabricación que pueda lograr esto, por tal razón se debe permitir un grado de inexactitud en la fabricación de toda pieza. Ese grado de inexactitud depende de las exigencias requeridas para el funcionamiento adecuado de dicha pieza. Es decir, según la función que vaya a desempeñar. Si se trata de un eje sobre el cual se va

montar un rodamiento, la tolerancia será de mayor “calidad” (más estrecha) que si se trata de un pasador de una bisagra de puerta. Esta última permitirá un intervalo de tolerancia mayor (de menor “calidad”). La tolerancia dimensional tiene dos variables fundamentales: [Posición de la tolerancia: se trata de la posición de la tolerancia con respecto a la línea cero (ver grafica posiciones). Esta puede estar por arriba, por abajo o sobre dicha línea. Esta variable esta clasificada por letras como se indica en el grafico citado. Si se trata de un agujero, la notación será con MAYUSCULA; si es de un eje entonces la notación será con minúscula.

Intervalo de tolerancia: refiere a la amplitud del intervalo. Este puede ser “ancho” o “angosto”. Si se tiene una notación en milímetros por ejemplo de 45 ±1 mm, la dimensión máxima será de 46 mm, la mínima de 44 mm y el intervalo de tolerancia IT de 2 mm.

3.6.2.2 SISTEMAS ISC DE TOLERANCIAS

De acuerdo con los estándares de Calidad establecido ya sea nacional o internacional se deberá de cumplir con lo que ahí se especifica para cada uno de los instrumentos usados, ISC (instrumentos sujetos a calibración) nos dice que si durante la calibración se detectaran valores superiores a los establecidos en la especificación o reglamento (regulado por la secretaria de economía y el instituto nacional de pesos y medidas) se le rechazara haciendo referencia al valor que dio origen al rechazo.

Las Tolerancias siempre y cuando no sean de referencia internacional pueden deben de ser reguladas por lo institutos correspondientes a cada país, y en su caso participaran las industrias que generan dicho producto, con el fin de normar el producto.

Actualmente en cualquier producción de materiales existe la necesidad de imponer un análisis cuidadoso para poder lograr, desde el principio de elaboración la eliminación de problemas de ensamble. Es muy importante que el patrón sea el totalmente adecuado ya que determinara el tamaño en sus dimensiones. Sin embargo hay varios factores que afectan al resultado de lo que se desea obtener, algunos de los factores pueden ser el calentamiento de la maquina, el desgaste de las herramientas, así como problemas en los materiales, entre otros. Para ello es importante que se admitan algunas variaciones en las dimensiones especificadas tomando en cuenta que no alteren los requerimientos funcionales que se procuran satisfacer. La tolerancia es la cantidad total que le es permitido variar a una dimensión especificada, donde es la diferencia entre los límites superior e inferior especificados. El ajuste ocurre al ensamblar piezas, donde es la cantidad de juego o interferencia que resulta del ensamble.

Los ajustes pueden clasificarse de la siguiente manera:

Con juego. Indeterminado o de transición. Con interferencia, contracción o forzado.

El tipo de ajuste es seleccionado a base de los requerimientos. Por ejemplo: tipo cuna se desea que una pieza se desplace dentro de la otra se utiliza un ajuste con juego, el ajuste forzado se utiliza cuando se desea que las dos piezas queden firmemente sujetas, y el ajuste deseado se logra aplicando tolerancias adecuadas a cada una de las partes ensambladas. Las formas de expresar las tolerancias de la forma del dimensionamiento limiten, en el cual el límite superior especificado se coloca arriba del límite inferior especificado. Cuando se expresa en un solo renglón, el límite inferior

precede al superior y un guion separa los dos valores.

Otra forma de expresar las tolerancias se basa en el sistema ISO donde la dimensión especificada antecede a la tolerancia expresada mediante una letra y un número. La tolerancia depende de la dimensión, entre mayor sea la dimensión mayor puede ser la tolerancia. El tipo de ajuste se determina dependiendo de las dimensiones, ya que para piezas que se ensamblan es necesario analizar la interferencia máxima o mínima, esto depende de las dimensiones reales de las piezas que se ensamblan y de las tolerancias. Por ejemplo, para determinar la interferencia mínima solo basta en pensar que este ocurrirá cuando ambas partes por ensamblar están en condición de material máximo, esto será la diferencia entre las dos. Sin embargo la interferencia máxima su condición de material debe estas dada en mínimo y eso será la diferencia entre las dos. Las tolerancias son muy importantes en la elaboración, fabricación de cualquier material que es utilizado en la Industria ya que permite tener un mínimo grado de diferenciación, esto permitirá variar un poco a la dimensión especificada ya que al momento de estar en la fabricación existe la posibilidad de que haya variaciones en el material o en los instrumentos ya que en ocasiones las maquinas se calientan demasiado o simplemente exista un desgaste en las herramientas estas son causas de las tolerancias que se producen.

3.6.2.3 CALCULO DE AJUSTES Y TOLERANCIAS

De la misma forma que los dibujos técnicos tienen una normalización internacional para representar las geometrías de las piezas, de manera que sean legibles en cualquier país y por cualquier persona, los ajustes, también tienen una normalización internacional de acuerdo a las normas ISO, DIN y UNE que cubren las diferentes combinaciones posibles en cuanto a calidades y posiciones que determinan la precisión en cada caso.

Para lograr esto, sólo hay que conocer las características del asiento que se debe ajustar y aplicar la tolerancia de acuerdo al tipo de ajuste más indicado

GENERA LI DADESEn líneas generales, el ajuste de dos o más piezas está basado en la aplicación de un campo de tolerancias a las medidas nominales que permitan el montaje y funcionamiento de las mismas con las máximas garantías de funcionalidad. Un buen ajuste debe proporcionar seguridad de funcionamiento, economía de tiempo en puesta a punto, facilidad de recambio y por lo tanto aumento de la producción. Todo ello generará competitividad a la empresa y prestigio al profesional que trabaje en ella.

En los ejemplos descritos en estos apuntes, el alumno podrá realizar algunos ejercicios prácticos que le permitirán saber:Consignación de tolerancias en los dibujosSistemas de ajusteDefinicionesPrincipios fundamentales Utilización de los ajustes.

TOLERANCIAS

Conceptos

Tolerancia (t). Es la diferencia entre la medida máxima y la mínima.Medida nominal. Por comodidad, se asigna a la pieza una medida nominal, la cual sirve de referenciapara definir las medidas límites. Normalmente, son números enteros. (Fig. 1)

.

Línea cero: línea recta, a partir de la cual se representan las diferencias. Las línea cero es la línea de diferencia cero, y corresponde a la medida nominal. (Fig. 1).Diferencia superior: Diferencia algebraica entre la medida máxima y la medida nominal correspondiente. (Fig. 1).Diferencia inferior: Diferencia algebraica entre la medida mínima y la medida nominal correspondiente. (Fig. 1).Zona de tolerancia: En la representación gráfica de la tolerancia, es la zona comprendida entre las dos líneas que representan los límites de la tolerancia y que están definidas en magnitud (tolerancia) y en posición, con respecto a la línea de referencia.Medida efectiva (de una pieza): Es la que se obtiene como resultado de una medición. La temperatura de referencia para efectuar las mediciones es de 20 grados, de acuerdo con las normas ISO, DIN, UNE, etc.Medidas límites: Las dos medidas extremas admisibles de una pieza, entre las cuales debe encontrarse la medida efectiva.

CONSIGNACIÓN DE LA S TOLERANCIAS EN LOS DI BUJ OSLos elementos de la cota con tolerancia se anotan en el orden siguiente (UNE 1-120-75):a) Medida nominalb) Valor de las diferencias, milímetros.1. Se anota la desviación superior en la parte alta y la desviación inferior en la parte baja ya se trate de un agujero o de un eje.  (Figs. 2, 3 y 4).

2. Si una de las desviaciones es nula se expresa por la cifra 0. (Figs. 5, 6 y 7)

3. Si la tolerancia está situada simétricamente en relación a la medida nominal, solamente se anotará una vez el valor de las diferencias, precedido del signo ±. (Figs. 8 y 9)

4. Como casos especiales; las medidas límites pueden también indicarse según la Fig. 10; si la medida está limitada solamente en un sentido, debe ponerse a continuación de la misma la palabra «mín.» o «máx.». (Fig. 11).

5. Cuando por necesidad de fabricación u otras causas tengamos que poner las diferencias en otras unidades diferentes al milímetro, debe acompañarse a aquellas cifras la unidad correspondiente. Si la misma para todas las desviaciones del dibujo, se indica en una nota general colocada en la proximidad del recuadro de inscripción.6. Las notaciones admitidas para la indicación de las tolerancias de las medidas lineales se aplican igualmente a las medidas angulares. (Figs. 12, 13 y 14).

7. Se expresan las dos desviaciones con el mismo número de decimales (Figs. 2, 3, 4, 8, 9 y 10), salvo en el caso en que una de las dos desviaciones sea nula (Figs. 5, 6 y 7).8. En el caso de que la tolerancia afecta a una parte de la pieza, debe acotarse también su alcance (Figs.15 y 16).

9. Los elementos de la cota con tolerancia se anotan en el orden siguiente (UNE I-120-7 5):a) Medida nominalb) Símbolo de tolerancia, formado por una letra (o dos) y un número (Fig. A).c) Cuando sea conveniente se deben indicar los valores de las diferencias entre paréntesis (Fig. B).

Las notaciones admitidas para la indicación de las tolerancias de las medidas lineales se aplican igualmente a las tolerancias de los ajustes.

10. El símbolo de tolerancia del agujero se sitúa antes que el del eje (Fig. C) o sobre éste (Fig. D), anotando una sola vez la medida nominal.

11. Si es preciso, se indican los valores numéricos de las desviaciones, añadiéndolas entre paréntesis, según Fig. E (se puede, para simplificar, suprimir la línea inferior de cota, ver Figs. F y G).

12. Verificación de medidas. Por medio de calibres fijos, que no nos miden la medida efectiva de una pieza, podemos comprobar que las dimensiones se encuentran dentro de la zona tolerada. Los dos extremos del calibre se llaman lado «pasa» y lado «no pasa».Para comprobar las medidas interiores se usa el calibre tampón (Fig. H) y para los exteriores el calibre de bocas (Fig. I).

SISTEMAS DE AJUSTE

Cuando dos piezas deben ser montadas entre sí, la relación resultante de la diferencia

sus medidas, antes del montaje, se denominan «ajuste».

DefinicionesEje: Término utilizado para designar cualquier medida exterior de una pieza, aunque ésta no sea cilíndrica.Agujero: Término utilizado para designar cualquier medida interior de una pieza aunque ésta no sea cilíndrica.Tolerancia del ajuste: Suma aritmética de las tolerancias de los dos elementos de un ajuste.Juego (Fig. 17): Diferencia entre las medidas, antes del montaje, del agujero y del eje, cuando esta diferencia es positiva.Apriete (Fig. 18): En un ajuste, es el valor absoluto de la diferencia entre las medidas, antes del montaje, del agujero y del eje, cuando esta diferencia es negativa.

Juego mínimo: Jmin (Fig. 19). Es la diferencia entre el Ø mín. del agujero y el Ø máx. del eje.Apriete mínimo: Amin (fig. 20). Es el valor absoluto de la diferencia negativa entre el diámetro máximodel agujero y el diámetro mínimo del eje, antes del montaje.Apriete máximo: Amáx (fig. 20). Es el valor absoluto de la diferencia negativa entre el diámetro mínimodel agujero y el máximo del eje, antes del montaje.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DEL SISTEMA DE TOLERANCIAS ISO

La tolerancia depende de la calidad (IT 01 al IT 16) y del diámetro de la pieza. (Tabla

1).

Nota- Las tolerancias de las calidades 01 a 4 para ejes, y 01 a 5 para agujeros están previstas especialmente para la fabricación de calibres. Las tolerancias de las calidades de 4 a 11 para ejes, y 5 a 11 para agujeros, están previstas especialmente para piezas destinadas a ser montadas entre sí. La calidad 3,

tanto por ejes como para agujeros, está prevista también para su empleo por la industria relojera y por la pequeña industria. Las calidades superiores a 11, tanto para ejes como agujeros, están previstas para la elaboración basta, de piezas aisladas.

Posición de las toleranciasPara poder satisfacer a todas las necesidades corrientes de los agujeros (juegos y aprietes, pequeños o grandes), ha sido prevista para cada medida nominal toda una gama de diferencias; estas diferencias definen la posición de las tolerancias con respecto a la línea cero, mediante una de las diferencias nomina-les, la superior (ds o Ds) o la inferior (Di o di), simbolizadas por una letra (a veces dos) mayúsculas para los agujeros y minúsculas para los ejes. (Figs. 21 y 22).La letra h es utilizada para las zonas de tolerancia de los ejes cuyo límite superior de tolerancia se encuentra en la línea cero. La H , por el contrario se utiliza para las zonas de tolerancia de los agujeros cuyo límite inferior de tolerancia se encuentra en la línea cero. La distancia de los límites a la línea cero va disminuyendo, pasando desde la a a la g para los ejes y de la A a la  G  para los agujeros. Asimismo, y en igualdad de calidad, dicha distancia va aumentando desde la j a la zc  para los ejes y desde la J a la ZC para los agujeros.

SímbolosLas medidas con tolerancia quedan definidas por su valor nominal seguido de un símbolo, formado por una letra (o dos) que indica la posición de la tolerancia y un número que indica la calidad, v, g.

Análogamente, un ajuste queda definido por la medida nominal común a las dos piezas que lo forman, seguido por los símbolos correspondientes a cada pieza, empezando por el del agujero, v, g:

CL ASES DE AJ USTESSegún la posición de la zona de tolerancia con respecto a la del eje, los ajustes suelen ser:1  Ajustes móviles (con agujero).2  Ajustes fijos (con aprieto).3  Ajustes indeterminados (al montar las piezas pueden resultar entre ellas un juego o apriete).

SISTEMAS DE AJ USTESSi deseamos ajustar en un eje una serie de casquillos, unos con aprieto y con holgura (con juego), lo podemos conseguir de dos formas. Una de ellas hacer todos los agujeros de la misma medida y variar enel eje de los diámetros; este procedimiento se denomina «sistema de agujero base o agujero único». La otra construir un eje de un mismo diámetro y mecanizar los agujeros de diferentes tamaños para que así exista ajuste de juego o apriete: este tipo de fabricación se conoce con el nombre de «sistema de eje base o eje único».El sistema «agujero único» se utiliza generalmente en la fabricación de máquinas, herramientas, automóviles, etc. El sistema «eje único» se usa en mecánica de alta precisión o cuando es más fácil hacer el agujero que el eje (pasadores, chavetas, etc., que se compran ya con una determinada medida y es un problema el retocarlos).Sistemas de ajustes de agujero base: Conjunto sistemático de ajustes en el que los diferentes juegos o aprietes se obtienen asociando a un agujero con tolerancia constante, ejes con diferentes tolerancias (Fig. 24)

En el sistema ISO el agujero base es el agujero de diferencia inferior cero. Coincide con la posición H(diferencia inferior cero), elemento base en el sistema agujero base.Sistema de ajuste de eje base: Conjunto sistemático de ajustes en el que los diferentes juegos o aprietes se obtienen asociando a un eje con tolerancia constante, agujeros con diferentes tolerancias (Fig.25).

En el sistema ISO el eje base es el eje de diferencia superior cero. Coincide con la posición h (diferencia superior cero), elemento base en el sistema eje base.

UT IL IZ ACIÓN DE LOS AJ USTES

Datos  generalesEl Sistema de Tolerancias ISO, permite, en principio, un libre ajuste de ejes y agujeros. Pero esta facultad no se toma en el sentido de que una empresa debe proveerse de todos los calibres de una o más calidades, sino que se escogerá únicamente los que les sean necesarios (teniendo en cuenta las sugerencias que se dan a continuación), los ajustes recomendados ISO o bien en la propia experiencia.Si bien el Sistema de Tolerancias ISO permite una libre elección en el ajuste de diversos ejes y agujeros, y no requiere, por lo tanto, el atenerse a un sistema determinado; en él se parte, sin embargo, de la concepción de un sistema agujero base y de un sistema eje base. Ajustando con el elemento base (agujero H o eje h) los ejes y agujeros examinados en el Sistema de Tolerancias ISO, se obtienen ajustes móviles ajustes indeterminados y ajustes fijos.

CL ASES DE AJ USTES

Ajustes móviles (con juego)Los ejes y agujeros que dan lugar a ajustes móviles (Figs. 24 y 25) cuando se combinan con el elemento base (agujeros H o eje h), son los siguientes:Ejes con posición: a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h.Agujeros con posición: A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H.En el sistema agujero base el juego mínimo es igual a la diferencia superior de los ejes, y disminuye conforme va pasando de la posición a a la posición h. En el sistema eje base, el juego mínimo es igual ala diferencia inferior de los agujeros, y disminuye conforme va pasando de la posición A a la posición H.

Ajustes indeterminadosLos ejes y los agujeros que dan lugar a ajustes indeterminados (Figs. 24 y 25) cuando se combinan con el elemento base (agujero H o eje h), son los siguientes:Eje con posición j, js, k, m, n.

Agujeros con posición J, Js, K, M, N.Ajustes fijos (con apriete) Los ejes y agujeros que dan lugar a ajustes fijos (Figs. 24 y 25) cuando se combinan con el elemento base (agujero H o eje h) son los siguientes:Ejes con posición: p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc.Agujeros con posición: P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC.En estos ajustes la interferencia va aumentando, pasando de los ejes y agujeros con posiciones p y P, respectivamente, a los ejes y agujeros con posición zc y ZC, respectivamente.

AJ USTES RECOMENDADOS ISOComo se ha podido comprobar al estudiar las tres clases de ajustes que se han expuesto, son numerosos los tipos de ajustes que se pueden formar dentro de cada grupo o clase. Las normas ISO, DIN, UNE, etc., recomiendan diferentes combinaciones basadas en la práctica y que cubren la mayoría de las posibilidades. De esta manera se limita el abuso de aplicar cualquier ajuste con el consiguiente ahorro.En las tablas 1 y 2, «Ajustes recomendados», hemos diferenciado un ajuste del otro utilizando las palabras más usadas en el taller u oficina técnica (olvidándonos de las generales: móvil, fijo e indeterminado).

RESU MEN1. La tolerancia depende de la calidad (IT) y de la medida nominal de la pieza.2. La posición depende de la letra adoptada. Téngase en cuenta, no obstante, que con una misma letra,al variar la medida nominal de la pieza, Varía también la posición.En general, para una misma medida y letra tienen igual posición.

A ju st e s  r ec om en da do s  I SO

Los ajustes preferentes son: H8/x8, H8/u8, H7/r6, H7/h6, H8/h9, H7/f7, F8/h6, H8/f7,

F8/h9, E9/h9, D10/h9, C11/h9.

1. Calcular la tolerancia y la posición con respecto a la línea cero del Ø

36F8:

a) Tolerancia = 36,64 - 36,025 = 0,039 (que será la misma para el grupo de 30 a 50 mm y para la calidad IT8).b) Posición de la letra F con respecto a la línea cero: de las dos diferencias la más cercana a la línea cero = 0,025 (que será la misma para el grupo de 30 a 50 mm y para la letra F).

2. Ø 46F9, hallar las tolerancias.a) En la tabla 3 no viene directamente.

b) Pero sabemos que la posición depende de la letra F y que el Ø 46 está en el grupo de diámetrosde 30 a 50. Si nos basamos en el ejemplo anterior, corresponde al mismo grupo y tiene lamisma letra, luego será: 0,025.c)Según la Fig. 22, la letra F está posicionada por encima de la línea cero. Posición = + 0,025.d)La tolerancia, según la tabla 1, para la calidad IT9 y diámetro 46 es de 62 micras.e)Concretando, sabiendo que la posición es +0,025 y la tolerancia 0,062, la medida queda:

f) Comprobación:Medida máxima 46 + 0,087=46,087Medida mínima46 + 0,025=46,025Tolerancia = Diferencia = 0,062

3.7 TIPOS DE ERRORES

Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectué la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetibilidad).

Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones ambientales y de otras causas.

Medida del error: En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos.

El Error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero correspondiente.

El error absoluto tiene las mismas unidades de la lectura.

El Error relativo es el error absoluto entre el valor convencionalmente verdadero.

Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente Verdadero, entonces:

Con frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaje multiplicándolo por cien.

3.7.1 DEFINICION

Medir una longitud significa compararla con la unidad de medida para ver cuantas veces está contenida esta última en la primera. El metro es la unidad de medida de longitud del Sistema Internacional, que originalmente se estableció como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre, y hoy, con más precisión, se define como la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. En carpintería y bricolaje se utilizan como unidades más comunes de medida el metro, el centímetro (100 veces menor que el metro) y el milímetro (1000 veces menor). Así pues, 10 milímetros es igual a 1 centímetro y 100 centímetros equivale a 1 metro.

3.7.2 IMPACTO EN LA MEDICION

Las mediciones ofrecen los medios exactos y precisos para describir las características y el tamaño de las partes. En esta época de la producción en masa, es frecuente que las partes se hagan en una localidad y se ensamblan en otras. Las mediciones proporcionan ese control al brindar la información en términos comprensibles para todo el mundo.

De lo anterior se puede ver que hay tres razones básicas que justifican la medición. Primero, la medición proporciona una manera de controlar la forma en que se dimensiones sus partes. Segundo ofrece, el medio para controlar el dimensionado de las partes que hacen para otros. Finalmente, es una manera de describir físicamente una parte.

3.7.3 CLASIFICACION

Clasificación de errores en cuanto a su origen.

Errores por el instrumento o equipo de medición: Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricación (dado que es imposible construir aparatos perfectos). Estos pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, etcétera. El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas o información técnica de fabricantes de instrumentos, y puede determinarse mediante calibración.

Errores del operador o por el modo de medición: Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores es necesario adiestrar al operador:

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

Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones: La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos.

Error por instrumento inadecuado: Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cual es el instrumento o equipo de medición más adecuado para la aplicación de que se trate. Además de la fuerza de medición, deben tenerse presente otros factores tales como:

L Cantidad de piezas por medirL Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.)L Tamaño de la pieza y exactitud deseada.

Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o valor de mínima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. Si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.

Errores por puntos de apoyo: Especialmente en los instrumentos de gran longitud la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura

Errores por método de sujeción del instrumento: El método de sujeción del instrumento puede causar errores un indicador de caratula esta sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición, la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo. La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minimizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte.

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

Error de paralaje: Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual esta en un plano diferente El error de paralaje es más común de lo que se cree. Este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de lectura.

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

Error por desgaste: Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso.

Error por condiciones ambientales: entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas.

1. Humedad2. Polvo3. Temperatura

Todos los materiales que componen tanto las piezas por medir como los instrumentos de medición, están sujetos a variaciones longitudinales debido a cambios de temperatura. Para minimizar estos errores se estableció internacionalmente, desde 1932, como norma la temperatura de 20 °C para efectuar las mediciones. En general, al aumentar la temperatura crecen las dimensiones de las piezas y cuando disminuye la temperatura las dimensiones de las piezas se reducen.

3.7.4 CAUSA DE LOS ERRORES

Mediciones repetidas de una magnitud dada con el método, por el mismo observador e instrumento y en circunstancias análogas, no conducen siempre al mismo resultado.

Esto muestra que cada una de ellas está afectada de un error que depende de los agentes que concurren a la medición, a saber:

1. El método de medida empleada.

2. El observador.

3. El instrumento.

4. y las condiciones del ambiente en que se desarrolla la experiencia.

Atendiendo a su naturaleza y a las causas que los producen estos errores pueden clasificarse en tres categorías:

Errores groseros o fallas.

Errores sistemáticos constantes.

Errores accidentales, casuales y fortuitos.

3.7.5 CONSECUENCIAS EN LA MEDICIÓN

Cuando tenemos un conjunto de mediciones las variaciones se deben frecuentemente a dos motivos:

1.      A la variación del fenómeno en sí. El fenómeno varia en relación a los demás fenómenos y en relación a si mismo: “entre” e “intra”, son las variaciones biológicas.

2.      Al error producido en la medición del fenómeno: el error es debido al observador, al instrumento utilizado o a la situación donde se efectúa la medición.

3.7.6 ESTUDIOS DE R Y R

El sistema de medición de una empresa son los ojos a través de los cuales se observa la calidad. Si no contamos con un sistema de medición confiable nunca podremos saber si producimos con calidad hasta que el cliente comience a quejarse y rechazar productos.En muchas empresas se confunde el sistema de medición con los instrumentos, pero el sistema de medición es más que eso. El sistema de medición esta formado por instrumentos, operadores y método de medición.Estudios de Repetibilidad y Reproducibilidad (R y R). El estudio de R y R es el estudio más importante de todos porque nos dice si nuestro sistema de medición es adecuado para medir nuestro proceso. Cuando un estudio de R y R arroja un resultado mayor del 30% indica que el sistema de medición es inaceptable. No necesariamente significa que el instrumento mida incorrectamente. La causa de un elevado % R y R puede radicar en el instrumento, en los operadores o en el método de medición. Pero, .como nos podemos dar cuenta de cual es la verdadera causa del alto % R y R?

En muchas empresas ocurre que cuando se obtiene un alto % R y R se envía el instrumento a calibrar, lo cual es incorrecto porque el estudio de R y R evalúa el sistema de medición y no solo al instrumento de medición. Para encontrar la verdadera causa de un alto % R y R se deben analizar las graficas del estudio como rangos, medias, corridas, puntos individuales. Estas graficas le dirán exactamente cual es la causa del problema. Norma mexicana NMX-CH-21748-IMNC-2007 "Guía para el uso de los estimados de la repetibilidad, y reproducibilidad“.

3.8 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DIRECTA

La medida o medición diremos que es directa, cuando disponemos de un instrumento de medida que la obtiene, asi si deseamos medir la distancia de un punto a a un punto b, y disponemos del instrumento que nos permite realizar la medición, esta es directa. La mayoría de los instrumentos básicos de medición lineal o de propósitos generales están representados por la regla de acero, vernier, o el micrómetro.Las reglas de acero se usan efectivamente como mecanismo de medición lineal; para medir una dimensión la regla se alinea con las graduaciones de la escala orientadas en la dirección de medida y la longitud se lee directamente. Las reglas de acero se pueden encontrar en reglas de profundidad, para medir profundidades de ranuras, hoyos, etc. También se incorporan a los calibradores deslizables, adaptados para operaciones de mediciones lineales, a menudo mas precisos y fáciles de aplicar que una regla de medición. Un tipo especial de regla de acero es el vernier o calibrador.

3.8.1 CLASIFICACION DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICION

Los instrumentos de medición existentes caen dentro de dos divisiones muy amplias: la medición lineal y la medición angular.

Partiendo de dicha división se podrá encontrar una subdivisión: en medidores directos e indirectos para ambas categorías. La medición se puede dividir en directa (cuando el valor de la medida se obtiene directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos) o indirecta (cuando para obtener el valor de la medida necesitamos compararla con alguna referencia), el siguiente cuadro da una relación de las medidas y los instrumentos.

COMPARADOR DE SOBRETENSION: Es un equipo robusto portátil y de bajo costo, diseñado para hacer pruebas de sobre tensión en corriente alterna de equipos eléctricos, componentes, tarjetas de circuitos impresos y maquinaria eléctrica en general.

COMPROBADOR DE RIGIDEZ DIELECTRICA, FUGAS DE IONIZACION: El comprobador esta diseñado para ser utilizado en pruebas de sobre tensión y de aislamiento no destructivo en materiales, componentes eléctricos y equipo.

MEDIDORES DE AISLAMIENTO: Es un instrumento portátil con indicadores de agujas que permite efectuar medidas de resistencia hasta de 100 ohmios.

VOLTIMETRO: Este es básicamente un aparato sensible a las corrientes, pero se usa para medir voltajes manteniendo constante la resistencia del circuito por medio de técnicas compensadores.

VOLTIMETRO DIGITAL: Este instrumento acepta entradas analógicas de voltaje que produce una imagen visual de la lectura del voltaje en dígitos decimales.

VOLTIMETRO DE PLATA: Permite la medición de la intensidad, basada en la definición internacional del amperio.

VOLTIMETRO DE GAS RETONANTE: Electrodos sumergidos en agua acidulada , una mas fácil determinación de la cantidad de gas formada y una mas rápida disponibilidad del aparato para una nueva medida.

3.8.2 INSTRUMENTOS DE MEDICION ANALOGICA Y DIGITAL

En el sentido más amplio, los instrumentos pueden clasificarse en dos grupos:

Instrumentos primarios o absolutos: denominados patrones primarios, dan el valor de la cantidad medida en función de las constantes del instrumento y de su indicación, no siendo necesaria la comparación (calibración) con otros instrumentos.

Instrumentos secundarios: previamente a su utilización deben ser calibrados (proceso metrológico donde se transfiere, en la escala del instrumento, una serie de valores con unidad e inexactitud determinadas), utilizando métodos y patrones adecuados.

Desde un punto de vista de utilización en la rama de mediciones en ingeniería, se puede realizar una división general entre instrumentos de índice o analógicos e instrumentos numéricos o digitales. Un aparato analógico involucra un proceso analógico, es decir ante una señal de entrada cuya variación sea continua, proporciona una salida también continua, la cual puede tomar cualquiera de los valores ente los límites especificados.

Un aparato digital involucra, a partir de alguna etapa, un proceso digital es decir, ante una señal de entrada cuya variación sea continua, proporciona una salida un número finito o discreto de valores.

Se puede realizar un separación mas efectiva entre lo que se entiende por analógico y por digital, citando lo definido por las normas internacionales IEC 51/87-88 e IEC485/743 que se refieren a los aparatos analógicos y digitales respectivamente:

Aparato analógico es aquel en el cual la indicación se obtiene a partir de una posición de un índice, material o no, sobre una referencia adecuadaAparato digital es aquel en el cual la indicación aparece en forma numérica.

Instrumento analógicoAmpliando la descripción del proceso de medida, en un instrumento analógico el grandor o magnitud a medir, por ejemplo la intensidad de una corriente eléctrica, se convierte en otro grandor más directamente perceptible a los sentidos como es el desplazamiento de un índice sobre una escala; esto permite al observador seguir en forma continua las variaciones del valor mensurado; cuando el operador lee el instrumento, convierte la indicación analógica en un valor numérico con la ayuda de la escala. Como utiliza la energía creada por la magnitud a medir convirtiéndola en una deflexión que le es proporcional, este dispositivo es un conversor electromecánico de medición.

Los instrumentos analógicos son diseñados con una parte fija y otra móvil que tiene un sólo grado de libertad. Por razones de orden práctico se adopta la rotación pura (el movimiento de traslación se reserva generalmente a los instrumentos absolutos). Las características de los instrumentos analógicos mas usados en la actualidad se desarrollan en los capítulos de Instrumentos Analógicos.

Instrumento digital En el instrumento digital o numérico el proceso de la medición proporciona una información discontinua expresada por un número de varias cifras. La escala clásica de indicación continua, es reemplazada por la escala numérica de indicación discontinua, en la cual las cifras alineadas a leer indican directamente el valor numérico del grandor

medido; la indicación numérica se presenta a lo largo del tiempo con un ritmo predeterminado.

En general los instrumentos digitales poseen características de entrada superiores a los analógicos, p.e, impedancia de entrada muy elevada en los circuitos de voltaje (superior a 2MW), un consumo de energía mucho menor y una mayor exactitud; pueden incorporar selección automática de escala, e indicación de polaridad, lo que salvaguarda al instrumento y mejora la fiabilidad de la medida. Sus características se presentan en los capítulos de Instrumentación Digital.

COMPARACIONES Es conveniente también realizar ciertas acotaciones. La instrumentación analógica (IA) posee dos características que limitan su aplicación frente a la instrumentación digital (ID):

1. tienen, por lo general, un consumo propio significativo, y/o una baja sensibilidad.2. una mayor exactitud (o mayor sensibilidad) implica un instrumento mas delicado.

Los sistemas electrónicos aplicados a medidas se orientaron primariamente a solucionar el primer punto utilizando amplificadores de instrumentación; se lograron así sistemas de medida con una alta impedancia de entrada, lo que de alguna forma también eliminó el segundo inconveniente al poder utilizar IA de menor sensibilidad propia. El conjunto logrado se denomina instrumento electrónico analógico.

La aplicación de las técnicas digitales permitió eliminar en forma completa las partes electromecánicas sensibles al desgaste y vibraciones. En general los ID poseen características de entrada superiores a los IA, p.e, impedancia de entrada muy elevada en los circuitos de voltaje (superior a 2MW), un consumo de energía mucho menor y una mayor exactitud; pueden incorporar selección automática de escala, e indicación de polaridad, lo que salvaguarda al instrumento y mejora la fiabilidad de la medida.

Otra ventaja de la visualización digital es la eliminación del error de paralaje y la reducción de los errores humanos asociados con la interpretación de la posición de la aguja en una escala analógica. Sin embargo, la característica que define su principal ventaja con respecto al instrumento analógico, es la posibilidad de realizar mediciones coordinadas comandando los instrumentos digitales desde un ordenador de bajo costo (en general PC); para tal fin los distintos fabricantes proveen el instrumental con las conexiones y protocolos (software) necesarios. Además los ID pueden formar parte de un SAD, a través de una interface normalizada como la RS232, IEE488, GPIB, etc., sin dejar de perder su carácter individual.

Hay que resaltar el uso de instrumentos híbridos, los cuales, utilizando la técnica digital para el procesamiento de la medida, realizan una visualización analógica. Dados los avances vertiginosos en la microelectrónica, se lanza continuamente al mercado

instrumentación con mayores posibilidades y mejoras en las prestaciones, sin que esto acarree un aumento en el costo de los equipos; por el contrario equipos de generaciones posteriores y con características similares a los anteriores sufren una disminución en su precio. Sin embargo, pese a lo expuesto en lo párrafos anteriores, hay que destacar que en algunas aplicaciones el instrumento analógico es difícilmente sustituible.

3.8.3 CALIBRADOR VERNIER

Calibrador vernier es uno de los instrumentos mecánicos para medición lineal de exteriores, medición de interiores y de profundidades mas ampliamente utilizados. Se cree que la escala vernier fue inventado por un portugués llamado Petrus Nonius. El calibrador vernier actual fue desarrollado después, en 1631 por Pierre Vernier. El vernier o nonio que poseen los calibradores actuales permiten realizar fáciles lecturas hasta 0.05 o 0.02 mm y de 0.001″ o 1/128″ dependiendo del sistema de graduación a utilizar (métrico o ingles).

APLICACIONES

Las principales aplicaciones de un vernier estándar son comúnmente: medición de exteriores, de interiores, de profundidades y en algunos calibradores dependiendo del diseño medición de escalonamiento. La exactitud de un calibrador vernier se debe principalmente a la exactitud de la graduación de sus escalas, el diseño de las guías del cursor, el paralelismo y perpendicularidad de sus palpadores, la mano de obra y la tecnología en su proceso de fabricación.

Normalmente los calibradores vernier tienen un acabado en cromo satinado el cual elimina los reflejos, se construyen en acero inoxidable con lo que se reduce la corrosión o bien en acero al carbono, la dureza de las superficies de los palpadores oscila entre 550 y 700 vickers dependiendo del material usado y de lo que establezcan las normas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El valor de cada graduación de la escala del vernier se calcula considerando el valor de cada graduación de la escala principal divido entre el numero de graduaciones del vernier.

L = d / n Donde: L = Legibilidad, d =Valor de cada graduación en la escala principal, n=Numero de graduaciones del vernier.

LECTURA DEL CALIBRADOR VERNIER

La graduación en la escala del calibrador vernier se dividen (n - 1) graduaciones de la escala principal entre n partes iguales de la escala del vernier. Los calibradores vernier pueden tener escalas graduadas en sistema métrico y/o sistema ingles. Los calibradores graduados en sistema métrico tienen legibilidad de 0.05 mm y de 0.02 mm, y los calibradores graduados en el sistema ingles tienen legibilidad de 0.001 “ y de 1/1 28″.

CLASIFICACION DE LOS DIFERENTES TIPOS DE CALIBRADORES

Calibradores para trabajo pesado con ajuste fino Calibrador con palpador ajustable o de puntas desiguales Calibrador con palpador ajustable y puntas cónicas Calibrador con puntas delgadas para ranuras estrechas Calibrador para espesores de paredes tubulares Calibrador de baja presión con fuerza constante Calibrador con indicador de cuadrante 0 caratula Calibrador para profundidadesCalibradores electro digitales Tipos – Coloquialmente

• Calibrador común (Tipo C).- Solo consta de los palpadores para exteriores, de la regleta. Es utilizado en donde se requiere de rapidez y constantes mediciones, como en el caso de inspecciones al final de la línea de producción.• Calibrador tipo M.- Formado solamente por los palpadores para interiores y la bayoneta. Aplicado para saber diámetros de tuberías y profundidades en huecos de instalaciones eléctricas, neumáticas, e hidráulicas.• Calibrador tipo CM.- Ejemplo claro es el mostrado anteriormente. Utilizado en laboratorios de calibración simples, y en trabajos en la industria metal-mecánica.

Tipos – Con aditamentos especiales • Calibrador digital.- Utiliza un sistema electrónico que funciona en relación directa con una escala registrada por un elemento sensor, pero también por el desplazamiento registrado cuando se modifica un resistencia variable a partir de una referencia. La lectura es presentada en una pantalla alfanumérica y puede ser configurado para presentar sus lecturas en submúltiplos de las escalas mas utilizadas. • Calibrador de caratula.- Consta de una escala al modo de un reloj, la aguja es movida por un mecanismo, basado en engranes, en relación con una cremallera a lo largo de la regleta. La lectura es muy fácil de obtener. Tipos – Por el material empleado en su construcción • Acero templado (instrumental) • Plástico • Acero galvanizado

ERRORES DE MEDICION CON CALIBRADORES

1.- Error inherente a la construcción del calibrador.2.- Error de paralaje3.- Condiciones ambientales y fuerza de medición

3.8.4 MICROMETRO

Es un instrumento de medición longitudinal capaz de valorar dimensiones de milésimas de milímetro, en una sola operación. El tornillo micrométrico se usa para longitudes

menores a las que puede medir el calibrador o vernier. El tornillo micrométrico consta de una escala fija y una móvil que se desplaza por rotación. La distancia que avanza el tornillo al dar una vuelta completa se denomina paso de rosca.La precisión del tornillo esta dada por:

P = paso de rosca / No. de divisiones de la escala móvil

Si en un tornillo micrométrico la escala fija esta graduada en medios milímetros, o sea el paso de la rosca es esa distancia, y la móvil tiene 50 divisiones, la precisión con que se puede medir una longitud será de 1/100 de milímetro.

Dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando este se mueve mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en movimiento lineal del husillo. Un pequeño desplazamiento lineal del husillo corresponde a un significativo desplazamiento angular del tambor; las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor del orden de micras permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo. Cuando el husillo se desplaza una distancia igual al paso de los hilos del tornillo, las graduaciones sobre el tambor marcan una vuelta completa. La lectura del micrómetro debe hacerse utilizando fuerza constante en la calibración a cero y en las lecturas de mediciones, para lograr esto, la mayor parte de los micrómetros tienen adaptado un dispositivo de fuerza constante (matraca), concéntrico al tambor, que transmite una fuerza regulada constante al tambor-husillo.

El vernier y micrómetro son los instrumentos más utilizados en la industria metalmecánica. Las partes principales que constituyen un micrómetro son las siguientes:1. Cuerpo principal en forma de C (bastidor). Sobre el están montadas todas las demás partes.2. Palpador fijo o yunque. Es el tope fijo con el que se hacen las mediciones.3. Palpador móvil o husillo. Es el tope móvil con el que se hacen las mediciones. Sobre este esta la escala graduada en milímetros, correspondientes a la abertura entre los dos palpadores.4. Tambor graduado. Corresponde a la lectura en submúltiplos de 1/n de milímetros, donde n es el número de divisiones del tambor.5. Escala cilíndrica graduada o escala vernier. Corresponde a la lectura de vernier, para milésimas de milímetros. La escala cilíndrica (vernier) divide cada parte de la escala del tambor en m partes iguales.6. Botón de fricción (matraca o trinquete). Dispositivo regulador de presión constante entre los palpadores, a fin de asegurar la mejor medición y evitar daños al instrumento.7. Palanca o tuerca de fijación. Tornillo de acople de las piezas del instrumento.

TIPOS DE MICROMETROS

MICROMETROS PARA APLICACIÓN ESPECIAL:

Micrómetros para tubo: este tipo de micrómetro esta diseñado para medir el espesor de la pared de partes tubulares, tales como cilindros o collares.

Existen tres tipos los cuales son:

1.- Tope fijo esférico2.- Tope fijo y del husillo esférico3.- Tope flujo tipo cilíndrico

MICROMETRO PARA RANURAS: En este micrómetro ambos topes tiene un pequeño diámetro con el objeto de medir pernos ranurados, cuneros, ranuras, etc., el tamaño estándar de la porción de medición es de 3 mm de diámetro y 10 mm de longitud.

MICROMETRO DE PUNTAS: Estos micrómetros tiene ambos topes en forma de punta . Se utiliza para medir el espesor del alma de brocas, el diámetro de raíz de roscas externas, ranuras pequeñas y otras porciones difíciles de alcanzar. El ángulo de los puntos puede ser de 15, 30, 45, o 60 grados. Las puntas de medición normalmente tiene un radio de curvatura de 0, 3 mm, ya que ambas puntas pueden no tocarse; un bloque patrón se utiliza para ajustar el punto cero. Con el objeto de `proteger las puntas, la fuerza de medición en el trinquete es menor que la del micrómetro estándar de exteriores.

MICROMETRO PARA CEJA DE LATAS: Este micrómetro esta especialmente diseñado para medir los anchos y alturas de cejas de latas.MICROMETRO INDICATIVO: Este micrómetro cuenta con un indicador de caratula. El tope del arco `puede moverse una pequeña distancia en dirección axial en su desplazamiento lo muestra el indicador. Este mecanismo permite aplicar una fuerza de medición uniforme a las piezas.MICROMETRO DE EXTERIORES CON HUSILLO NO GIRATORIO: En los micrómetros normales el husillo gira con el tambor cuando este se desplaza en dirección axial . A su vez, en este micrómetro el husillo no gira cuando es desplazado. Debido a que el husillo no giratorio no produce torsión radial sobre las caras de medición , el desgaste de las mismas se reduce notablemente. Este micrómetro es adecuado para medir superficies con recubrimiento, piezas frágiles y características de partes que requieren una posición angular específicade la cara de medición del husillo.MICROMETRO CON DOBLE TAMBOR: Una de las características del tipo no giratorio con doble tambor, es que la superficie graduada del tambor esta al ras con la superficie del cilindro en que están grabadas la línea índice y la escala vernier, lo cual permite lecturas libres de error de paralaje.MICROMETRO TIPO DISCOS PARA ESPESOR DE PAPEL: Este tipo es similar al micrómetro tipo discos de diente de engrane, pero utiliza un husillo no giratorio con el objeto de eliminar torsión sobre la superficie de la pieza, lo que hace adecuado para medir papel o `piezas delgadas.MICROMETRO DE CUCHILLAS: En este tipo los topes son cuchillas por lo que ranuras angostas cuneros, y otras porciones difíciles de alcanzar pueden medirse .MICROMETROS PARA ESPESOR DE LÁMINAS: Este tipo de micrómetros tiene un arco alargado capaz de medir espesores de laminas en porciones alejadas del borde de estas. La profundidad del arco va de 100 a 600 mm.MICROMETRO PARA DIENTES DE ENGRANE: El engrane es uno de los elementos mas importantes de una maquina , por lo que su medición con frecuencia requerida para asegurar las características deseadas de una maquina. Para que los engranes

ensamblados funcionen correctamente, sus dientes deben engranar adecuadamente entre ellos sin cambiar su distancia entre los dos centros de rotación.MICROMETROS PARA DIMENSIONES MAYORES A 25 MM: Para medir dimensiones exteriores mayores a 25 mm ( 1 pl. ) se tienen 2 opciones. La primera consiste en utilizar una serie de micrómetros para mediciones de 25 a 50 mm (de 1 a 2 plg. ) , 50 a 75 mm ( 2 a 3 plg), etc. La segunda consiste en utilizar un micrómetro con rango de medición de 25 mm y arco grande con tope de medición intercambiable.MICROMETROS DE INTERIORES: Al igual que los micrómetros de exteriores los de interiores están diversificados en muchos tipos para aplicaciones específicas y pueden clasificarse en los siguientes tipos:

TubularCalibrador3 puntos de contacto

3.8.5 COMPARADORES DE CARATULA

Instrumento de medición en el cual un pequeño movimiento del husillo se amplifica mediante un tren de engranes que mueven en forma angular una aguja indicadorasobre la caratula del dispositivo. La aguja indicadora puede dar tantas vueltas como lo permita el mecanismo de medición del aparato. El comparador no es un instrumento independiente, para hacer mediciones se requiere de un plano de referencia y de un aditamento sujetador del comparador.

Este instrumento no entrega valores de mediciones, sino que entrega variaciones de mediciones (de ahí su nombre) su exactitud está relacionada con el tipo de medidas que se desea comparar, existiendo con resoluciones de 0,01 y 0,001 mm. Por supuesto que el de mayor exactitud es más costoso.Su construcción es similar a un reloj. Consta de una barra central en la que está ubicado el palpador en un extremo y en el otro posee una cremallera que está conectada a un tren de engranajes que amplifican el movimiento, finalmente este movimiento es transmitido a una aguja que se desplaza en un dial graduado.La ventaja de este instrumento es que sirve para un gran número de mediciones como por ejemplo: planitud, circularidad, cilindricidad, esfericidad, concentricidad, desviación, desplazamiento, etcétera.Para fijar un comparador de carátula se emplea generalmente un brazo articulado con base magnética.

En la imagen superior tenemos un comparador de carátula mostrando sus distintas partes y en la inferior, una base magnética que sirve para fijar el comparador.

3.8.6 BLOQUES PATRON

Los bloques patrón son los dispositivos de longitud materializada más precisa que existe y es, además, donde inicia la diseminación de la unidad de longitud hasta sus últimas consecuencias (producto final).Desde su invención hasta nuestros días, los bloques patrón han evolucionado en sus características de diseño y construcción e inclusive deben cumplir con la norma internacional ISO 3650.  Los requerimientos de los Bloques Patrón de Longitud (BPL) son:

1-.Exactitud dimensional y geométrica (longitud, paralelismo y planitud).

2-.Capacidad de adherencia con otros bloques patrón (acabado superficial).

3-.Estabilidad dimensional a través del tiempo.

4-.Resistencia al desgaste.

5-.Coeficiente de expansión térmica cercano a los     metales comunes.

6-.Resistencia a la corrosión.

Accesorios para bloques patrón. Algunas herramientas auxiliares son necesarias para realizar las mediciones mediante bloques patrón, los siguientes 6 accesorios son especificados por normas JIS.

1. Limitador semicilíndrico.2. Limitador plano tipo A y tipo B.3. Punta para trazar.4. Punta para centrar.5. Soportes.6. Base para soportes. Además se cuenta con:7. Regla de 3 cantos.8. Punta de control.

Uso de los accesorios.

• El limitador semicilíndrico se utiliza para la medición de interiores.• El limitador plano tipo A se utiliza para medir planos interiores y exteriores.• El limitador tipo B se usa sólo para exteriores.• La punta para trazar, como su nombre lo indica se utiliza para realizar trazos.• La punta de centrar se usa como centro para trazar círculos.• La punta de control se utiliza para medir.

Cuando se montan varios bloques patrón sobre un soporte, es necesario tener en consideración que estos no deben ser ajustados con exceso debido a la deformación propia que pueden sufrir los bloques. La regla de los 3 cantos se utiliza para comprobar la planitud de una superficie; por ejemplo si la planitud está bien, cuando se inspeccione con la regla de los 3 cantos, podrá observarse la luz de 2 - 4 micras en el acabado de la superficie. Nunca frote la regla contra la superficie, ni presione la regla sobre la misma. Las bases para soportes se utilizan para medir con exactitud alturas, y trazar.

3.8.7 CALIBRADORES PASA - NO PASADispositivos diseñados para verificar las dimensiones de una parte en sus limites de tamaño superior e inferior, de acuerdo con las tolerancias especificadas por las normas.

Calibrador de pasa-no pasa (Gage pasa-No pasa)

Este es uno de los métodos mas rápidos para medir roscas externas y consiste en un par de anillos roscados pasa-no pasa . Estos calibres se fijan a los límites de la tolerancia de la parte. Su aplicación simplemente es atornillarlos se abre la parte. El de pasa debe entrar sin fuerza se abre la longitud de la rosca y el de no pasa no debe introducirse mas de dos hilos antes de que se atore. Estos calibres solo indican si la parte inspeccionada esta dentro de tolerancia o no (atributos).

El límite pasa (go limit) se usa para verificar la dimensión en su máxima condición material; este es el tamaño máximo para una característica interna, tal como un orificio y el tamaño máximo para una característica externa tal como un diámetro externo. El límite no pasa (no-go limit) se usa para revisar la mínima condición material de la dimensión en cuestión. Los calibradores de contacto y anillo son los de límite común que se usan para verificar las dimensiones de partes externas y los calibradores de inserción se utilizan para revisar dimensiones internas. Un calibrador de contacto o exterior consta de un marco en forma de C con superficies de calibración localizadas en las quijadas del marco, como se aprecia . Posee dos botones de calibración, el primero es el calibrador pasa y el segundo es el calibrador no pasa.

Los calibradores se usan para comprobar dimensiones externas tales como diámetro, anchura, grosor y superficies similares. Los calibradores de anillos se emplean para revisar diámetros cilíndricos. Para una aplicación determinada, generalmente se requieren un par de calibradores, uno de pasa y el otro de no pasa, cada calibrador es un anillo cuya abertura se maquina a uno de los límites de tolerancia del diámetro de la parte. Para facilidad de manejo, la parte exterior del anillo está moleteada. Los dos calibradores se distinguen por la presencia de un surco alrededor de la parte externa del anillo no pasa.

Calibrador pasa no pasa de contacto para medir el diámetro. El calibrador límite más común que se utiliza para verificar diámetros de orificios es el calibrador de inserción. El calibrador consta de una manija a la cual se conectan dos piezas cilíndricas precisamente asentadas (insertos) de acero endurecido .Los insertos cilíndricos funcionan como os calibradores de pasa y no pasa. Otros dispositivos similares al calibrador de inserción incluyen los calibradores de ahusamiento, que consta de un inserto ahusado para verificar orificios con aguzamientos; y los calibradores roscados, con los que se verifican las roscas internas en las partes

.

Calibrador pasa no pasa de contacto.

3.8.8 CALIBRADOR DE ALTURA

El medidor de altura es un dispositivo para medir la altura de piezas o las diferencias de altura entre planos a diferentes niveles. El calibrador de altura también se utiliza como herramienta de trazo, para lo cual se incluye un buril. El medidor de altura, creado por medio de la combinación de una escala principal con un vernier para realizar mediciones rápidas y exactas, cuenta con un solo palpador y la superficie sobre la cual descansa, actúa como plano de referencia para realizar las mediciones. El calibrador de altura tiene una exactitud de 0.001 de pulgada, o su equivalente en cm. se leen de la misma manera que los calibradores de vernier y están equipados con escalas vernier de 25 o 50 divisiones y con una punta de buril que puede hacer marcas sobre metal.

PRECAUCIONES CUANDO USE EL MEDIDOR DE ALTURA:1. Seleccione el medidor de altura que mejor se ajuste a su aplicación.2. Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación u otras

especificaciones. Son apropiadas para la aplicación deseada.

3. No aplique fuerza excesiva al medidor de altura.

4. Tenga cuidado de no dañar la punta para trazar.

5. Elimine cualquier suciedad o polvo antes de usar su medidor.

6. Verifique el movimiento del cursor. No debe sentirse suelto o tener juego. Corrija

7. cualquier problema que encuentre, ajustando el tornillo de presión y el de fijación.

MEDIDOR DE ALTURA CON CARATULAEl medidor incorpora el mecanismo de amplificación del indicador de caratula. Las lecturas se toman sumando las lecturas de la graduación de la escala principal y la de la caratula, la cual indica la fracción de la escala principal con una aguja, lo que minimiza errores de paralaje y permite mediciones rápidas y exactas.MADIDOR DE ALTURA CON CARATULA Y CONTADOREl mecanismo es el mismo que el medidor de altura con caratula. El mecanismo de amplificación del indicador consiste del piñón, engrane amplificador y del piñón central. El contador indica lecturas de 1mm. y las fracciones las indica la caratula; debido a que hay lecturas en 2 direcciones, podrían ser confusas cuando el cursor se mueva hacia arriba o hacia abajo cerca del punto 0.MEDIDOR DE ALTURA ELECTRODIGITALES

Se clasifican en 2 tipos: uno de estos utiliza un codificador rotatorio para detectar el desplazamiento y tiene doble columna. El otro utiliza el detector de desplazamiento tipo capacitancia y cuenta con una sola columna de sección rectangular.El mecanismo de detección de desplazamiento es un codificador rotatorio que convierte el desplazamiento lineal del cursor en un movimiento rotatorio de disco ranurado. El sistema de este medidor este basado en una escala de circuitos integrados de gran precisión.

3.9 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELECTRICA

Son todo los aparatos que se utilizan para medir la intensidad o resistencia de un flujo electromagnético o que utilizan esta energía para realizar algún tipo de medición como el voltímetro el amperímetro sin embargo también podemos utilizar instrumentos eléctricos para medir la rugosidad, palpadores, inyectores de señaletc.

La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los cuales, como es bien sabidos, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecánico.

La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.

3.9.1 FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD

ELECTRICIDAD: Esta aprovecha los fenómenos eléctricos para obtener energía o potencia con las cuales podemos darle movimiento a cualquier aparato eléctrico.

A partir de ahora podrán encontrar en estas paginas un pequeño curso sobre electricidad, Para los que gustan de hacer sus propias instalaciones eléctricas va dirigido y espero que sea de utilidad, y recuerden tomar todas las medidas de seguridad para evitar accidentes.

Como en toda actividad, en el trabajo eléctrico, recalcamos, debemos de tener precauciones y reducir los riesgos a "0". Cuando la electricidad se maneja inteligentemente, es segura. Para que una persona pueda considerarse un electricista competente, debe de aplicar algunas reglas, mismas que se dan a continuación en este tutorial sobre electricidad:

1.- Se debe de usar ropa adecuada para este trabajo.

2.- NO usar en el cuerpo piezas de metal, ejemplo, cadenas, relojes, anillos, etc. ya que podrian ocasionar un corto circuito.

3.- Cuando se trabaja cerca de partes con corriente o maquinaria, usar ropa ajustada y zapatos antideslizantes.

4.- De preferencia, trabajar sin energía.

5.- Al trabajar en líneas de alta tensión, aunque se haya desconectado el circuito, se

debe de conectar ( el electricista ) a tierra con un buen conductor.

6.- Es conveniente trabajar con guantes adecuados cuando se trabaja cerca de líneas de alto voltaje y proteger los cables con un material aislante.

7.- Si no se tiene la seguridad del voltaje, o si esta desactivado, no correr riesgos.

8.- Deberán abrirse los interruptores completamente, no a la mitad y no cerrarlos hasta estar seguro de las condiciones del circuito.

9.- Si se desconoce el circuito o si es una conexión complicada, familiarizarse primero y que todo este correcto. hacer un diagrama del circuito y estudiarlo detenidamente, si hay otra persona, pedirle que verifique las conexiones o bien el diagrama.

10.- Hacer uso de herramientas adecuadas ( barras aisladoras ) para el manejo de interruptores de alta potencia. 

3.9.2 GALVANOMETRO

Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente.

En el caso de los magnéticos pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil. En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.

En el galvanómetro de cuadro móvil el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo. En el diagrama de la derecha está representado un galvanómetro de cuadro móvil, en el que en rojo se aprecia la bobina o cuadro móvil y en verde el resorte que hace que la aguja indicadora vuelva a la posición de reposo una vez que cesa el paso de corriente. En el caso de los galvanómetros térmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido, al calentarse por el Efecto

Joule al paso de la corriente, un hilo muy fino arrollado a un cilindro solidario con la aguja indicadora. Lógicamente el mayor o menor alargamiento es proporcional a la intensidad de la corriente.

3.9.3 AMPERIMETRO

Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el microamperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético. El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.

La resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir realmente.

3.9.4 VOLTIMETRO

Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.

Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía. Ampliación de la escala del Voltímetro. El procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es colocándole o cambiándole el valor de la resistencia Rm por otro de mayor Ohmeaje, en este caso.

3.9.5 OHMETRO Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales.

En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala. Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multímetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala bastante amplia.

3.9.6 MULTIMETRO

Un multímetro, también denominado polímetro ,  tester  o multitester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales(tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

El multímetro es un instrumento de medición que funciona de acuerdo a la fuerza que se produce entre un campo magnético y una bobina de alambre que conduce una corriente eléctrica, este dispositivo eléctrico se conoce como galvanómetro. Un multímetro analógico consiste básicamente en un galvanómetro sobre el cual se coloca una aguja que recorre una escala e indica el valor de las mediciones. El multímetro puede medir voltaje, corriente y resistencia eléctrica, esto depende de la manera como está conectado el galvanómetro dentro del multímetro. Para que el

galvanómetro funcione como un instrumento para medir corriente eléctrica (Amperímetro) se debe conectar en paralelo con una resistencia, el valor de la resistencia se escoge de acuerdo al valor máximo que se desea medir.

4.0 RUGOSIDAD

En la industria es una medición muy útil si se quiere conoces como esas variaciones afectan el producto o proceso (rodillos o moldes).Es la medida de las variaciones micrométricas en la superficie de los artículos manufacturados, las cuales le confieren aspereza. Una superficie perfecta es una abstracción matemática ya que cualquier superficie real por perfecta que parezca presenta irregularidades que se originan durante el proceso de fabricación. La ondulación puede ocasionarla la flexión de la pieza durante el maquinado; falta de homogeneidad del material, liberación de esfuerzos residuales, deformaciones por tratamiento térmico, vibraciones, etcétera.

La rugosidad en los materiales esta determinado por la cantidad y las alturas de las crestas de las rayas que conforman la superficie (microscópica) de dichos materiales. Si colocamos por ejemplo un sector de barra de acero bajo un microscopio adecuado, notamos las diferentes texturas y formas microscópicas de su superficie. Los niveles de rugosidad se miden en micrones o microinch (si es en pulgadas), y se toman con instrumentos llamados “rugosimetros”. Estos pueden ser manuales o con gráficos. Los primeros son mas prácticos pero menos precisos; los rugosimetros con gráficos actúan con palladores muy sensibles que proyectan los desniveles microscópicos en un grafico. Las mediciones se realizan en unidades Ra o Rz (micrones). Ra = valor de rugosidad media aritmética. Ra es el parámetro de rugosidad reconocido y utilizado internacionalmente. Es el valor medio aritmético de los valores absolutos de las variaciones del perfil dentro del tramo de medición. El valor numérico medido es siempre menor al valor Rz obtenido en el mismo perfil de rugosidad.

Rz = profundidad de rugosidad media: La profundidad de la rugosidad media Rz es la media aritmética de las mayores profundidades de rugosidad por separado de diferentes tramos de medición colindantes.

4.1 CARACTERISTICAS

Algunos, indebidamente, le llaman calibración al proceso de comprobación o verificación que permite asegurar que entre los valores indicados por un aparato o un sistema de medición y los valores conocidos correspondientes a una magnitud medida, los desvíos sean inferiores a los errores máximos tolerados. Cuando hacemos uso del c librador de alturas es mandatorio utilizar la mesa de granito debidamente calibrada en planificad y rugosidad ya que el no hacerlo puede hacer variar los resultados.

Características que definen el estado de la superficie

El tema del acabado superficial incluye las irregularidades microgeometricas conocidas como ondulación y rugosidad. Ambas se generan durante el proceso de fabricación; la ondulación resulta de la flexión de la pieza durante el maquinado, la falta de homogeneidad del material, liberación de esfuerzos residuales, deformaciones por tratamientos térmicos, vibraciones, entre otros. La rugosidad (que es la huella digital de una pieza) son irregularidades provocadas por la herramienta de corte o elemento utilizado en su proceso de producción, corte, arranque y fatiga superficial. Una pieza perfecta es una abstracción matemática la cual adicionalmente a las irregularidades microgeometricas contiene irregularidades macrogeometricas que son errores de forma asociados con la variación de tamaño de la pieza, paralelismo entre superficies, plenitud, conicidad, redondez y cilindricidad. No basta con saber que existen irregularidades en una superficie sino que tales irregularidades se le debe poner un numero y con esta finalidad se han definido diferentes parámetros que caracterizan una superficie.

4.2 SISTEMAS DE MEDICIÓN DE RUGOSIDADSistemas que existen para medir la rugosidad

Los sistemas mas utilizados son el de rugosidad Ra, rugosidad Rx, rugosidad Ry y rugosidad Rz. Los más usuales son Ra. Rz, Ry, RaLos valores absolutos de los alejamientos del perfil desde la línea central. La altura de un rectángulo de longitud m, cuya área, es igual a la suma de las áreas delimitadas por el perfil de rugosidad y la línea central.

Rz Promedio de las alturas de pico a valles. La diferencia entre el promedio de las alturas de los cinco picos mas altos y la altura promedio de los cinco valles mas profundos.Ry La máxima altura del perfil. La distancia entre las líneas del perfil de picos y valles.

MEDIDA DE RUGOSIDADComparadores visotactiles Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparación visual y táctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricación.

Rugosimetro de palpador mecánicoInstrumento para la medida de la calidad superficial pasado en la amplificación eléctrica de la señal generada por un palpador que traduce las irregularidades del perfil de la sección de la pieza.

Sus elementos principales son el palpador, el mecanismo de soporte y arrastre de este, el amplificador electrónico, un calculador y un registrador.

Rugosimetro: Palpador inductivo El desplazamiento de la aguja al describir las irregularidades del perfil modifica la longitud del entrehierro del circuito magnético, y con ello el flujo de campo magnético que lo atraviesa, generando una señal eléctrica.

Rugosimetro: Palpador capacitivo El desplazamiento vertical del palpador aproxima las dos láminas de un condensador, modificando su capacidad y con ella la señal eléctrica.Rugosimetro: Palpador piezoeléctrico El desplazamiento de la aguja del palpador deforma elásticamente un material piezoeléctrico, que responde a dichadeformacion generando una señal eléctrica.

Rugosimetro: Patín mecánico El patín describirá las ondulaciones de la superficie mientras la aguja recorra los picos y valles del perfil. Así se separan mecánicamente ondulación y rugosidad que son simplemente desviaciones respecto de la superficie geométrica con distinta longitud de onda.

Rugosimetro: Filtrado eléctrico La señal eléctrica procedente del palpador puede pasar a un filtro para eliminar las ondulaciones, esto es, disminuir la amplitud de sus componentes a partir de una longitud de onda λ´, (longitud de onda de corte).

Elementos del signo del estado de superficie

La calidad de un producto esta directamente relacionada a las desviaciones de este con respecto al diseno original debido a fallas en los procesos de manufactura. Esto influye directamente en la funcionalidad de la pieza. Bajo ese punto de vista, la falla esta definida por la incapacidad del tren de producción de funcionar de una manera esperada y, en la mayoría de los casos, se manifiesta en el producto en términos de calidad. En los procesos de maquinado, las características superficiales del producto influyen en su funcionalidad. La figura dominante en una superficie esta influenciada por el método de maquinado, ya que cada tipo de herramienta de corte deja marcas distintivas en la superficie. Se pueden distinguir tres aspectos que influyen en la calidad de la superficie de los productos maquinados:

1. Condiciones y características de la herramienta.2. Condiciones de operación de la maquina-herramienta.3. Propiedades mecánicas de la pieza de trabajo.

El identificar la influencia que estos aspectos tienen en las superficies maquinadas permite mejorar los parámetros de corte, detectar eventuales fallas de maquinado (tales como vibraciones, malas sujeciones, etc.) y encontrar situaciones de trabajo que den como resultado una mayor calidad en el producto.

En la comprensión de los procesos que generan superficies es crucial la relación entre la calidad de la superficie y su comportamiento funcional. Esta comprensión puede lograrse a través de una técnica adecuada de caracterización y síntesis de las superficies. Los métodos para analizar superficies se basan en su caracterización por medio de medidas convencionales (altura promedio, distancia de pico a pico máxima, etc.), por medio de transformaciones matemáticas y métodos nuevos como la geometría de fractales, entre otros.

Rugosidad obtenida por diferentes procesos y sus aplicaciones

El costo de una superficie maquinada crece cuando se desea un mejor acabado superficial, razón por la cual el diseñador deberá indicar claramente cual es el valor de rugosidad deseado, ya que no siempre un buen acabado superficial redundara en un mejor funcionamiento de la pieza, como sucede cuando desea lubricación eficiente y por tanto una capa de aceite debe mantenerse sobre la superficie.

En el pasado el mejor método práctico para decidir si un acabado superficial cumplía con los requerimientos era comparado visualmente y mediante el tacto contra muestras con diferentes acabados superficiales. Este método no debe confundirse con los patrones de rugosidad que actualmente se usan en la calibración de rugosimetros.

Promedio de rugosidad por diferentes procesos

El valor promedio de rugosidad en Ym es el valor promedio aritmético de los valores absolutos de las distancias del perfil de rugosidad de la línea intermedia de la longitud de medición. El valor promedio de rugosidad es idéntico a la altura de un rectángulo donde su longitud es igual a la longitud total lm y esto a su vez es idéntico con la superficie de la suma que existe entre el perfil de rugosidad y la línea intermedia.

Rz: Promedio de la profundidad de la rugosidad en Ym (promedio aritmético de cinco profundidades singulares consecutivas en la longitud de medición). Los rugosimetros sirven para detectar de forma rápida las profundidades de la rugosidad en las superficies de materiales.

Los rugosimetros le indican en Ym la profundidad de la rugosidad Rz y el promedio de rugosidad Ra. Tenemos disponibles equipos con un máximo de trece parámetros de medida. Son aplicables las siguientes normativas en la comprobación de rugosidad en las superficies de las piezas de trabajo: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771, DIN 4775.

La rugosidad alcanzable de las superficies las puede ver en DIN 4766–1. Los rugosimetros se envían calibrados (pero sin certificado). Opcionalmente puede obtener para los rugosimetros una calibración de laboratorio, incluido el certificado ISO. Así podrá integrar sus medidores en su control de calidad, en la norma ISO y calibrarlos anualmente (a través de PCE o cualquier laboratorio acreditado).