Fundamentos de Metrologa.lp

Introduccin:

La necesidad de medir surgi cuando el hombre comenz a reconocer y estudiar el entorno fsico que le rodeaba.En un comienzo, la medida estaba relacionada con las situaciones de influencia directa en su diario vivir, como el tamao, las distancias, el tiempo, etc., pero luego con el desarrollo de las culturas, fueron presentndose nuevos factores que requirieron ser medidos (la velocidad, la fuerza, la temperatura.).Al mismo tiempo, cada pueblo estableci su propio cdigo o sistema de medida lo que constituyo un serio problema cuando las relaciones entre las diferentes culturas se fueron acrecentando. Por tal motivo, se hizo necesario adoptar convenciones y acuerdos que permitieran unificar criterios.Actualmente, por encima de un sinnmero de diferencias de todo tipo, la gran mayora de los pases comparte iguales sistemas de medicin y aprovecha en su beneficio las ventajas que ello significa.

1.1. Conceptos Elementales:

Debido a que practicamos a diario la metrologa, ya sea, cuando vemos los nmeros de un reloj, nos traslademos una distancia, compramos un cierta cantidad de alimentos, etc. Es necesario entonces conocer correctamente el significado de los trminos que aplicamos a diario.

a) Medir: Es evaluar una magnitud desconocida, mediante la comparacin con una magnitud del mismo tipo, pero conocida.

b) Magnitud: Es toda aquella manifestacin fsica que puede ser medida y cuantificada. En el mundo fsico existen magnitudes de muy diversas categoras: longitud, rea, volumen, velocidad, fuerza, presin, temperatura, etc.

c) Unidad: Es un patrn de comparacin de una magnitud.

Entre magnitud y unidad se establece una relacin que depender del grupo humano que las utilice, encontrando para igual magnitud fsica diferentes unidades, as por ejemplo la magnitud fsica de distancia o longitud tiene por unidades el metro, pie, legua, milla, etc.

d) Metrologa: Es la ciencia que se preocupa del estudio de las unidades de medidas y la tcnica de las mediciones.

e) Metrologa de Taller: Es una parte de la metrologa que se ocupa de la medicin en el mbito de la construccin mecnica y en el desarrollo de un proceso de taller.

f) Sistemas de Medida: Son convenciones o acuerdos tomados entre los diferentes pases con el propsito de contar con un lenguaje comn de medicin.

De todos los sistemas que han existido, el ms importante es el SISTEMA MTRICO DECIMAL, nacido en el ao 1790 y adoptado por la gran mayora de los pases. Pero, debido a la gran cantidad de variantes que fueron surgiendo, la CONFERENCIA GENERAL DE PESOS Y MEDIDAS reunida en Pars en el ao 1960, adopt el SISTEMA INTERNACIONAL MODERNIZADO DE MEDIDAS O UNIDADES, tambin llamado S.I.

FUNDAMENTOS DE METROLOGIA DE TALLER

INTRODUCCION

La fabricacin de piezas mecnica tiene por objeto que estas debidamente unidas o acopladas, formen los conjuntos denominados mquinas o equipos. Para que un conjunto mecnico cumpla plenamente y a satisfaccin la funcin para la que fue diseado, las piezas que lo integran deben tener una forma y tamao determinados y estar acopladas en determinadas posiciones relativas.Cuando se trata de construir una pieza de tamao y forma conocidos se debe de disponer de medios para medir su tamao y comprobar su forma, estos son los sistemas e instrumentos de medida y verificacin mecnica.La verificacin o comprobacin completa de la pieza debe cubrir los siguientes aspectos:

Naturaleza y estado fsico del material que constituye la pieza La forma geomtrica de la pieza. Las dimensiones de esta forma. Las capacidades La calidad de acabado de distintas superficies y especialmente de la superficies mecanizadas.

La naturaleza, estado y caractersticas propias del material se comprueban mediante ensayos fsico-mecnicos y anlisis qumico, realizados en laboratorios especializados.La forma geomtrica de la pieza est idealmente representada en el plano, esta forma ideal es muy difcil de ser alcanzada en la realidad con absoluta precisin, debido a las limitaciones e imperfecciones de los mtodos de trabajo y las herramientas, en general este tipo de comprobaciones no se realiza sobre el total de las piezas, debido a la naturaleza de los errores y mientras las condiciones de trabajo de la mquina se conserven invariables, los defectos permanecern prcticamente iguales.Las dimensiones de la forma de las piezas son determinadas por las cotas del plano, conocidas como cotas nominales y que deben ser consideradas a la temperatura de referencia, las cotas que se obtienen sobre la pieza son las llamadas cotas efectivas. Como es prcticamente imposible fabricar de una manera econmica piezas a cotas matemticamente exactas y constantes y como las cotas efectivas de las piezas pueden diferir de las cotas nominales para satisfacer las diferentes condiciones de ajuste, se aaden a las medidas sealadas en los planos la indicacin de los errores dimensionales permitidos con relacin a la cota nominal, conocidas como tolerancias de fabricacin que deben especificarse en los planos.

Las rugosidades constituyen de cierta manera errores micro-geomtricos de la superficie. Los errores de este tipo quedan determinados en los planos por los signos representativos de la terminacin superficial. La terminacin superficial requerida es obtenida mediante la aplicacin de la mquina y el mtodo de trabajo adecuados a cada caso, por lo que se requiere slo una verificacin visual, pero en ciertos casos particulares, debe comprobarse el estado superficial por medio de instrumentos especialmente desarrollados para ello como lo es el Rugosmetro.Puesto que la medicin y verificacin de las piezas se limita fundamentalmente a la comprobacin de la forma y dimensiones de slidos geomtricos, sus operaciones se reducen a la medida y comprobacin de longitudes y ngulos y a la comprobacin del estado superficial. A estas hay que aadir la medicin de temperaturas para tener en cuenta los efectos de la dilatacin sobre las mediciones de longitud.

1.1.1 CONCEPTOS BSICOS.

Medir: es determinar una magnitud comparndola con otra de la misma especie determinada previamente. Para que los resultados de las mediciones sean comparables, es necesario que la magnitud que se toma como referencia o comparacin sea el mismo y de valor constante, a estas magnitudes fijas se les da el nombre de unidades. Una unidad de medida, implica el concepto de valor constante, lo que a su vez obliga a poseer una materializacin o representacin fsica de este valor que sea invariable o inalterable, el cual se conoce como patrn de medida.Dado que las magnitudes que se presentan en el mundo fsico son diversas longitudes, reas, volmenes, ngulos, fuerzas, temperaturas, etc., resulta conveniente escoger, para medirlas, una serie de unidades relacionadas entre s de una manera fija y determinada. A este conjunto de unidades se le da el nombre de sistema de unidades o sistemas de medidas.La ciencia que se ocupa del estudio de las unidades de medidas y de la tcnica de mediciones se llama Metrologa.

1.1.2 Temperatura de referencia.

Puesto que las dimensiones de los cuerpos slidos varan al cambiar la temperatura a que se encuentra, para definir las longitudes de los patrones, instrumentos de medida y dimensiones de las piezas, es necesario convenir las longitudes de estos cuerpos.Las temperaturas de referencias se miden en grados Celsius (C), el metro patrn y sus derivados se definen y comprueban a la temperatura de 0 C. En los pases adheridos a la ISO (Organizacin Internacional de Normalizacin) las dimensiones indicadas en los planos se suponen medidas a una temperatura de 20 C y a la misma se da el nombre de Temperatura de Referencia. En las salas de Metrologa se mantiene constante la Temperatura Ambiente a la temperatura de referencia y para evitar errores en las mediciones y comprobaciones debidas a efectos de dilatacin, las mquinas e instrumentos de medicin se protegen con pantallas calorfugas, de la radiacin calorfica de los operadores, y los instrumentos de medicin manuales se proveen de empuaduras aislantes. Antes de efectuar una medicin o comprobacin sobre una pieza o patrn es necesario esperar que su temperatura se iguale con la de los instrumentos de medicin.

SISTEMA DE MEDIDAS LONGITUDINALES.

SISTEMA DE UNIDADES DE MEDIDAS(Usados frecuentemente en taller)

SISTEMA MTRICO DECIMALSISTEMA INGLES

UNIDAD: METROUNIDAD: YARDA

UNIDAD UTILIZADA EN MECNICA

MILMETROUNIDAD UTILIZADA EN MECNICA

LA PULGADA

2.1 SISTEMA MTRICO DECIMAL

2.1.1 UNIDAD DE MEDIDA: EL METRO

MULTIPLOS DEL METRO DESIGNACIN NOTACIN CIENTFICA

1 ----- 10010 DECA 101100 HECTO 1021000 KILO 1031000000 MEGA 1061000000000 GIGA 1091000000000000 TERA 1012

2.1.2 SUBMLTIPLOS DEL METRO:

1 -----0,1 deci 10-10,01 centi 10-20,001 mili 10-30,000001 micro 10-60,00000001 nano 10-90,000000000001 pico 10-12

2.1.3 Divisiones ms usuales del metro:

mdmcmmm

m1101001000

dm0,1110100

cm0,010,1110

mm0,0010,010,11

2.1.4 EJERCICIOS:

Resuelva los siguientes ejercicios:

2 m + 4 dm +35 cm + 70 mm = _____ dm

45 cm + 35 mm - 88 dm + 15 m = ______ mm

25,4 mm + 35,6 cm + 3,5 m - 25 dm = ______ cm

2.2 SISTEMA INGLES

2.2.1 UNIDAD DE MEDIDA: LA YARDA

Ydpiepulg.

Yd1336

pie0,3333333333333112

pulg0,027777777777780,083333333333331

2.2.2 EJERCICIOS: Resuelva los siguientes ejercicios:

2,5 Yd + 2 + 15 = _____ pulg.

25 + 10 + 2 Yd = _______ Yd

5Yd - 30 + 2 = _______ pulg.

2.3 EQUIVALENCIA ENTRE EL SISTEMA MTRICO DECIMAL Y EL SISTEMA INGLS

1 PULGADA = 25,4 MILMETROS

( 1 = 25,4 mm )

2.3.1 EJERCICIOS:

Transformar:

- 245 mm a pulg.= - 2,5 mm a pulg.= - 45 a mm = - a mm =

2.4 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ISO 1000 1973 / NCh 30 Of. 77

MagnitudNombre de la unidad Bsica SISmbolo

LongitudMetroM

MasaKilogramoKg

TiempoSegundoS

Corriente elctricaAmpereA

Temperatura termodinmicaKelvinK

Cantidad de sustanciaMolmol

Intensidad luminosaCandelacd

Tabla N 1 Unidades Bsicas

MagnitudNombre de la unidad suplementariaSmbolo

ngulo plano

ngulo slidoRadin

Estereoradinrad

sr

Tabla N 2 Unidades Suplementarias

Magnitud

Nombre de la unidad derivada SI

SmboloExpresin en trminos de unidades bsicas o suplementarias SI o en trminos de otras unidades SI derivadas

FrecuenciaHertzHz 1 Hz = 1s-1

FuerzaNewtonN 1 N = 1 kg. m/s2

Presin, tensin mecnicaPascalPa 1 Pa = 1 N/m2

Energa, trabajo, cantidad de calorJouleJ 1 J = 1 N . m

PotenciaWattW 1 W = 1 J/s

Carga elctrica, cantidad de electricidadCoulombC 1 C = 1 A . s

Potencial elctrico, diferencia de potencial. Tensin, fuerza electromotrizVoltV 1 V = 1 J/C

Capacitancia elctricaFaradF 1 F = 1 C/V

Resistencia elctricaOhm 1 = 1 V/A

Conductancia elctricaSiemensS 1 S = 1 -1

Flujo de induccin magntica, flujo magnticoWeberWb 1 Wb = 1 V . s

Densidad de flujo magntico, induccin magnticaTeslaT 1 T = 1 Wb/m2

InductanciaHenryH 1 H = 1 Wb/A

Flujo luminosoLumenlm 1 lm = 1 cd. sr

IluminacinLuxlx 1 lx = 1 lm/m2

Tabla N 3 Unidades Derivadas