Índice
Pág.
I. Protocolo de investigación
1.1 Problema. 2
1.2 Hipótesis. 2
1.3 Objetivo. 2
1.4 Objetivos particulares. 2
1.5 Justificación. 2
1.6 Alcance. 3
1.7 Metodología. 3
II. Metrología definición e historia.
2.1 Definición y descripción del concepto metrología. 4
2.2 Historia de la metrología. 4
2.3 Tipos de metrología. 7
III. Sistemas de unidades.
3.1 Sistema métrico. 10
3.2 Sistema inglés. 12
IV. Herramientas especiales para metrología.
4.1 Descripción de los distintos tipos de herramientas especiales para metrología y su clasificación.
13 4.2 Descripción de los distintos tipos de herramientas especiales del
helicóptero Bell 412.
52 V. Helicóptero Bell 412.
5.1 Descripción y características del helicóptero Bell 412. 57 5.2 Descripción de los controles de vuelo del helicóptero Bell 412. 64 VI. Reglaje de los controles de vuelo del helicóptero Bell 412.
6.1 Descripción del proceso de reglaje de los controles de vuelo. 78 6.2 Uso y aplicación correcta de las herramientas especiales de metrología
en el proceso de reglaje de los controles de vuelo.
125
Conclusiones. 143
Bibliografía. 144
Capítulo 1 1.1 Problema.
En un hangar de mantenimiento de aeronaves de ala rotativa existe una situación recurrente sobre el uso de herramientas especiales para metrología en el cual el personal que ingresa a laborar a esta área tiene deficiencias sobre el uso y aplicación correcta de herramientas especiales para metrología en la mayoría de los procesos de reglaje de controles de vuelo de aeronaves de ala rotativa.
1.2 Hipótesis.
Desconocimiento y falta de práctica adecuada sobre el uso de herramientas especiales para metrología en los procesos de reglaje de la aeronave, además de falta de conocimiento sobre las normas que rigen estas herramientas en su calibración.
1.3 Objetivo.
Demostrar el correcto uso de las herramientas especiales para metrología en el proceso de reglaje de controles de vuelo del helicóptero Bell 412 como apoyo y guía al personal que labora en un hangar de mantenimiento de aeronaves de ala rotativa.
1.4 Objetivos particulares.
Explicar los tipos de herramientas especiales para metrología que se usan en el mantenimiento.
Explicar los sistemas de unidades de medida que se usan.
Describir el funcionamiento de los controles de vuelo del helicóptero Bell 412.
Describir el proceso de reglaje de controles de vuelo.
Explicar las distintas herramientas especiales para metrología que se utilizan en el proceso de reglaje
Demostrar el correcto uso, interpretación y aplicación de herramientas especiales para metrología en el reglaje
1.5 Justificación.
Es de vital importancia que el personal que se incorpora en área de mantenimiento de ala rotativa, cuente con el conocimiento suficiente para poder usar herramientas especiales para metrología de forma correcta ya que de esa forma se hace más eficiente el proceso de reglaje, con lo cual se evitaran los errores que puede acarrear el mal uso de los instrumentos que repercute en la calidad del mantenimiento que se aplica en las aeronaves de ala rotativa.
1.6 Alcance.
Con este trabajo se pretende demostrar la técnica correcta sobre el uso de herramientas especiales para metrología en el reglaje de controles de vuelo del helicóptero Bell 412, sin embargo se puede utilizar en cualquier taller aeronáutico como una guía en la cual el personal que se incorpora en dicha área puede consultar la aplicación de las herramientas especiales de metrología para cualquier helicóptero Bell que tenga características similares.
1.7 Metodología.
Explicar los tipos de metrología que se usan en el área.
Describir los conceptos de metrología y los conceptos que la rigen.
Explicar los sistemas métricos que se usan.
Describir las distintas herramientas especiales para metrología utilizadas y su interpretación.
Investigar sobre las normas que rigen a la metrología en México.
Descripción básica del helicóptero Bell 412.
Describir el funcionamiento de los controles de vuelo del helicóptero Bell 412.
Describir el proceso de reglaje de controles de vuelo.
Explicar las distintas herramientas especiales para metrología que se utilizan en el proceso de reglaje
Demostrar el correcto uso, interpretación y aplicación de herramientas especiales para metrología en el reglaje.
Capítulo 2
2.1 Definición y descripción del concepto de metrología.
La palabra metrología es descrita y separada en dos vocablos provenientes del griego las cuales son:
Metrol, cuyo significado es medida.
Logos, la cual se refiere a ciencia o tratado.
Por lo tanto la palabra metrología en conjunto es la ciencia de la medición de lo cual con esos dos vocablos es enorme la cantidad de información que actualmente puede referirse a la metrología, debido a que es usada en todo en el mundo en cualquier proceso o acción la cual conlleve a tomar datos relacionados a dicha acción.
Cabe destacar también que la metrología es de vital importancia ya que influye directamente en la calidad presente en un servicio o bien en un producto.
Ahora bien con la definición anterior queda inclusive muy corta debido a la misma cantidad de información que puede referirse la metrología es por eso que darle un concepto que satisfaga s todos es muy difícil de determinar y que al estar presente en la vida cotidiana de todas las personas, se le pueden dar más definiciones y explicaciones, son embargo para lo que está descrito en este trabajo solo tomaremos la definición descrita y de esta forma mientras avanzan los capítulos, no solo se entenderá de mejor forma este concepto sino de todo lo que esto aplica y se relaciona.
2.2 Historia de la metrología
En la actualidad se pueden describir aplicaciones, conceptos, ramas, normas, leyes etc. En las cuales pueden manejar el concepto de metrología teniendo en este tiempo una cuantiosa suma de conocimiento relacionado al tema, en donde habrá surgido en algún momento la pregunta ¿de dónde viene la metrología?,
¿desde cuándo se aplica? Entre otras cuestiones relacionadas. Mientras más se va investigando en el tema resulta que cada vez mas tenemos que retroceder para poder encontrar el inicio del uso de la metrología.
En la historia de la humanidad hay diversos escritos en los cuales ha sido aplicada la metrología a lo largo de todas las civilizaciones del mundo y aunque no exista
registro escrito en ciertas civilizaciones, en lo que queda de su arquitectura demuestra que usaban la metrología.
Uno de los textos en los cuales se puede ver el uso de la metrología es un libro muy leído entre la sociedad actual, el cual es la biblia además de ser un libro importante para muchas personas por su contenido es un libro antiguo en el cual da referencias sobre el uso de la metrología.
Por citar un pequeño ejemplo, en ese libro están descritas algunas medidas como lo son el Agno el cual menciona que era utilizado como moneda, la Arroba el cual era una unidad de peso el cual equivale a 11.5 kilogramos o al Talento que era una moneda de oro.
Y no solo en este libro se citan sucesos o sistema que caben dentro de la metrología sino que en muchas otras civilizaciones existen estas referencias como lo es en Japón en donde se desarrollo un sistema sino-japonés en el cual su origen exacto se dio entre dos ríos, el rio amarillo y el rio Indo, mientras que en el otro lado del mundo estaba el sistema Inglés que apareció en el año 4000 antes de Cristo entre los ríos Tigris, Éufrates y el Nilo.
Además cabe destacar que estos sistemas fueron de los primeros en ser llamados sistemas debido a las distintas tareas de medir y el gran numero de aplicaciones que puede tener la palabra medir, sin embargo desde el inicio del hombre este tuvo la necesidad de poder hacer comparaciones y mediciones para que al final pudiera surgir el comercio en un inicio.
Una de las primeras inquietudes del hombre para poder determinar medidas fue en el uso de la geometría para poder aplicarla en la tierra, ya que de esa forma se podían delimitar territorios ya sea para siembra o construcciones aunque claro, después de haberla usado en la tierra se enfocaron al cielo lo que resulto en la astronomía y también poder hacer cálculos de acuerdo a calendarización lo que conllevo a una mejora en el cálculo de tiempos para cualquier acción que fuera a realizar, dándonos la magnitud que tomaba el uso y aplicación en diferentes ramas de todo tipo de medición.
Teniendo la sociedad un conocimiento base sobre la medición y su uso en lo cotidiano se empezaron a hacer nuevos estudios y obtener nuevos conocimientos sobre algunas leyes matemáticas sobre las cuales se puede relacionar y aplicar a la metrología del cual se puede citar a Pitágoras, quien fue un filosofo y científico que vivió en Grecia alrededor en el año de 582-497 antes de Cristo, este personaje es muy importante debido a los distintos trabajos que elaboro. Uno de ellos fue su estudio sobre el sonido en el cual Pitágoras propuso que el universo estaba relacionado en los numero y sus relaciones, como en uno de sus más famosos teoremas el cual dice que la el cuadrado de la hipotenusa en un triangulo recto es igual a la suma de los cuadrados del cateto opuesto y el cateto adyacente, además este personaje afirmo que la tierra es esférica y que el sol, los planetas y la luna tienen sus propio movimiento en el espacio. Por lo tanto Pitágoras es un personaje bastante importante no solo en sus estudios filosóficos
sino en las matemáticas que se usan en la metrología y que su forma de pensar influyo en Grecia y en la época medieval.
Otros personajes importantes fueron Platón, Sócrates y Aristóteles, de estos tres personajes Aristóteles es el más importante para la metrología ya que no solo era filosofo sino que este último estudio mucho los fenómenos naturales, su comportamiento y escribió un libro de física en donde el menciona varios aspectos que se usan en la metrología actual.
Una vez teniendo ciertas leyes matemáticas y demás estudios existieron varias escuelas dentro de las cuales se enseñaba el conocimiento de la geometría y astronomía siendo la escuela de Alejandría una de las más importantes, ya que no solo fue influyente en su tiempo sino que además asistieron personajes históricos relevantes. Las enseñanzas de esta escuela permanecieron durante dos milenios dándonos así un factor clave del porque esta escuela fue tan importante en la enseñanza de la geometría.
Otros personajes importantes que asistieron a la escuela de Alejandría fue Arquímedes, del cual se tiene el conocimiento de la relación palanca y punto de apoyo así como las leyes de la electroestática. También en el ámbito de la astronomía aparece el nombre de Tolomeo, cuyas teorías sobre los planetas y el sol son un avance en cuanto a esta rama.
La metrología en la antigüedad no solo fue usada por científicos o filósofos sino también por artistas, es ahí donde surge el nombre de Leonardo Da Vinci el cual no solo era pintor sino ingeniero y científico. Leonardo fuera de sus obras de ingeniería en las cuales está muy clara la intervención de la metrología también lo aplico en el arte donde sus obas tienen incluso mediciones de ciertas facciones humanas como el cuerpo y rostro bastante precisas.
Como podemos ver la metrología no solo ha estado presente en las grandes obras de ingeniería o estudios astronómicos como los que hizo Galileo Galilei en el comportamiento de los cuerpos en caída libre y los efectos del movimiento de la tierra en dichos cuerpos, además fue el creador del telescopio. También en el arte y vida cotidiana de todos nosotros y es preciso recalcar su importancia para este planeta.
Se pueden citar muchos personajes históricos que hicieron su aportación no solo a la humanidad sino a la metrología y demás ramas sin embargo al ser demasiados no se terminaría de describir todas sus acciones detalladamente. Pero con los pequeños ejemplos anteriormente descritos queda una idea más clara de la importancia y el crecimiento de la metrología en la sociedad humana y no solo ha sido delimitada por personas sino por hechos de gran magnitud como las guerras o desastres en las cuales la repercusión sobre la vida normal y el curso de la historia se ve modificada por dichas acciones y que cada vez conforme la sociedad va progresando, la metrología va cambiando, creciendo y siendo más compleja aun, es por eso que darle un concepto que satisfaga a todo mundo es difícil de obtener, pero que muchos entienden perfectamente lo que es y su uso.
Cada vez se van modificando los conceptos de las medidas actuales y esto va de la mano al desarrollo tecnológico que el mundo está atravesando, en esta era el crecimiento está dando frutos en la rama tecnológica y que afecta directamente a la metrología haciendo que cada vez sea más exacta para reducir los errores que el empleo de la misma genera.
2.3 Tipos de metrología
La metrología tiene diversos campos de aplicación que suelen distinguirse como:
metrología legal, metrología industrial y metrología científica, los cuales constituyen divisiones aceptadas en el mundo a lo largo de la historia, encargadas en abarcar aspectos legales, técnicos y prácticos de las mediciones.
Según la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML) es la totalidad de los procedimientos legislativos, administrativos y técnicos establecidos por, o por referencia a, autoridades Públicas y puestas en vigor por su cuenta con la finalidad de especificar y asegurar de forma regulatoria o contractual, la calidad y credibilidad apropiada de las mediciones relacionadas con los controles oficiales, el comercio, la salud, la seguridad y el ambiente.
La Academia de Ciencias del Institute de France, establece que la metrología legal, forma moderna del control de pesas y medidas, es la actividad por medio de la cual el Estado decide intervenir por vía reglamentaria sobre ciertas categorías de instrumentos de medición (aquellos empleados para las transacciones comerciales) o sobre ciertas operaciones de medición (salud pública, seguridad pública, protección del medio ambiente).
Para la Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB, de Alemania: la metrología controlada y regulada por disposiciones del Estado es calificada de ―metrología legal‖. La metrología legal abarca los campos en los cuales existe un especial interés público en la corrección de los dispositivos de medición y las medidas indicadas. Estos campos abarcan todas las mediciones oficiales efectuadas, por ejemplo, para asuntos de aduana e impuestos o para la vigilancia del tráfico, y sobre todo en las transacciones comerciales que involucren balanzas, contadores eléctricos, instrumentos para medir líquidos, etc.
Este término está relacionado con los requisitos técnicos obligatorios. Un servicio de metrología legal comprueba estos requisitos con el fin de garantizar la confiabilidad y uniformidad de las medidas correctas contribuyendo con la calidad de bienes y servicios, en áreas de interés público, como el comercio, la salud, el medio ambiente y la seguridad, a fin que las personas puedan realizar mediciones adecuadas como mecanismos para desarrollar condiciones más favorables que permita satisfacer las necesidades reales de los seres humanos.
El alcance de la metrología legal depende de las reglamentaciones nacionales y puede variar de un país a otro.
Las leyes de metrología no son idénticas en todos los países ya que deben responder a la estructura legal propia. En el caso de la metrología legal los actores involucrados, con responsabilidades específicas, agrupados o no, son:
- la autoridad normativa.
- los responsables de la infraestructura metrológica.
- la autoridad ejecutora.
- la autoridad supervisora.
- la autoridad de sanciones.
Se puede tener una ley general que cubra todos los aspectos de la metrología y/o leyes relacionadas con aspectos específicos, tales como una ley sobre metrología legal.
En general, podemos decir que, ya se trate de una sola ley que englobe todos los aspectos o de varias leyes conexas, deben referirse cuando menos a:
- las unidades de medición legales y autorizadas, su representación física y su campo de aplicación,
- la entidad nacional que tendrá la custodia de los patrones o la realización de las unidades,
- las propiedades de los instrumentos de medición,
- el tipo de actividad para el cual se requiere un control legal de mediciones e instrumentos de medición,
- los aspectos de fabricación, venta, reparación y mantenimiento de los instrumentos de medición,
- el tipo de actividad para el cual se requiere el control metrológico de cantidad de producto (los productos pre empacados por ejemplo),
- las entidades nacionales a cargo del control metrológico,
- la forma de operación del control legal (aprobación de modelos, sellos o marcas de verificación, poderes legales),
- tratamiento de las ofensas y procedimientos legales.
Metrología Industrial.
El término se utiliza frecuentemente para describir las actividades metrológicas que se llevan a cabo en materia industrial, podríamos decir que es la parte de ayuda a la industria.
Se centra en las medidas aplicadas a la producción y el control de la calidad.
Materias típicas son los procedimientos e intervalos de calibración, el control de los procesos de medición, control y mantenimiento adecuados de todos los equipos de medición empleados en producción, inspección y pruebas, así como la
gestión de los equipos de medida. Esto con la finalidad de que pueda garantizarse que los productos están de conformidad con normas. El equipo se controla con frecuencias establecidas y de forma que se conozca la incertidumbre de las mediciones.
En la Metrología industrial la personas tiene la alternativa de poder mandar su instrumento y equipo a verificarlo bien sea, en el país o en el exterior. La calibración debe hacerse contra equipos certificados, con relación válida conocida a patrones, por ejemplo los patrones nacionales de referencia.
Metrología científica.
Es el conjunto de acciones que persiguen el desarrollo de patrones primarios de medición para las unidades de base y derivadas del Sistema Internacional de Unidades, SI. También conocida como "metrología general". "Es la parte de la Metrología que se ocupa a los problemas comunes a todas las cuestiones metrológicas, independientemente de la magnitud de la medida".
Se ocupa de los problemas teóricos y prácticos relacionados con las unidades de medida (como la estructura de un sistema de unidades o la conversión de las unidades de medida en fórmulas), del problema de los errores en la medida; del problema en las propiedades metrológicas de los instrumentos de medidas aplicables independientemente de la magnitud involucrada.
En la Metrología hay diferentes áreas específicas. Algunas de ellas son las siguientes:
- Metrología de masa, que se ocupa de las medidas de masa - Metrología de fuerza y presión
- Metrología de flujo y volumen
- Metrología dimensional, encargada de las medidas de longitudes y ángulos.
- Metrología de la temperatura, que se refiere a las medidas de las temperaturas.
- Metrología química, que se refiere a todos los tipos de mediciones en la química.
Capítulo 3
3.1 Sistema métrico
Sistema internacional de unidades.
Con objeto de garantizar la uniformidad y equivalencia en las mediciones, así como facilitar las actividades tecnológicas industriales y comerciales, diversas naciones del mundo suscribieron el Tratado del Metro, en el que se adoptó el Sistema Métrico Decimal. Este Tratado fue firmado por diecisiete países en París, Francia, en 1875. México se adhirió al Tratado el 30 de diciembre de 1890.
Cincuenta y dos naciones participan como miembros actualmente en el Tratado. El Tratado del Metro otorga autoridad a la Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM - Conferencia General de Pesas y Medidas), al Comité International des Poids et Mesures (CIPM - Comité Internacional de Pesas y Medidas) y al Bureau International des Poids et Mesures (BIPM - Oficina Internacional de Pesas y Medidas), para actuar a nivel internacional en materia de metrología.
En el año de 1948, la novena Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) encomienda al Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM), mediante su resolución 6, el estudio completo de una reglamentación de las unidades de medida del sistema MKS y de una unidad eléctrica del sistema práctico absoluto, a fin de establecer un sistema de unidades de medida susceptible de ser adoptado por todos los países signatarios de la Convención del Metro. Esta misma Conferencia en su resolución 7, fija los principios generales para los símbolos de las unidades y proporciona una lista de nombres especiales para ellas.
En 1954, la décima Conferencia General de Pesas y Medidas, en su resolución 6, adopta las unidades de base de este sistema práctico de unidades en la forma siguiente: de longitud, metro; de masa, kilogramo; de tiempo, segundo; de intensidad de corriente eléctrica, ampere; de temperatura termodinámica, kelvin;
de intensidad luminosa, candela.
En 1956, reunido el Comité Internacional de Pesas y Medidas, emite su recomendación número 3 por la que establece el nombre de Sistema Internacional de Unidades (SI), para las unidades de base adoptadas por la décima CGPM.
Posteriormente, en 1960 la décima primera CGPM en su resolución 12 fija los símbolos de las unidades de base, adopta definitivamente el nombre de Sistema Internacional de Unidades; designa los múltiplos y submúltiplos y define las unidades suplementarias y derivadas. La décima cuarta CGPM, efectuada en 1971, mediante su resolución 3 decide incorporar a las unidades de base del SI, el mol como unidad de cantidad de sustancia. Con esta son 7 las unidades de base que integran el Sistema Internacional de Unidades.
En 1980, en ocasión de la reunión del CIPM, se hace la observación de que el estado ambiguo de las unidades suplementarias compromete la coherencia
interna del SI y decide recomendar (resolución número 1) que se interprete a las unidades suplementarias como unidades derivadas adimensionales.
Finalmente, la vigésima Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en 1995 decide aprobar lo expresado por el CIPM, en el sentido de que las unidades suplementarias del SI, nombradas radián y esterradián, se consideren como unidades derivadas adimensionales y recomienda consecuentemente, eliminar esta clase de unidades suplementarias como una de las que integran el Sistema Internacional. Como resultado de esta resolución, el SI queda conformado únicamente con dos clases de unidades: las de base y las derivadas.
La CGPM está constituida por los delegados que representan a los gobiernos de los países miembros, quienes se reúnen cada cuatro años en París, Francia. Cada Conferencia General recibe el informe del CIPM sobre el trabajo realizado. En su seno se discuten y examinan los acuerdos que aseguran el mejoramiento y diseminación del Sistema Internacional de Unidades; se validan los avances y los resultados de las nuevas determinaciones metrológicas fundamentales y las diversas resoluciones científicas de carácter internacional y se adoptan las decisiones relativas a la organización y desarrollo del BIPM. La última reunión de la CGPM, la vigésima segunda realizada desde su creación, se llevó a cabo del 13 al 17 de octubre de 2003 en París, con la participación del CENAM en representación de México.
El Sistema Internacional de Unidades se fundamenta en siete unidades de base correspondientes a las magnitudes de longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura, cantidad de materia, e intensidad luminosa. Estas unidades son conocidas como el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, el mol y la candela, respectivamente. A partir de estas siete unidades de base se establecen las demás unidades de uso práctico, conocidas como unidades derivadas, asociadas a magnitudes tales como velocidad, aceleración, fuerza, presión, energía, tensión, resistencia eléctrica, etc.
Las definiciones de las unidades de base adoptadas por la Conferencia General de Pesas y Medidas, son las siguientes:
El metro (m) se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en un lapso de 1 / 299 792 458 de segundo (17ª Conferencia General de Pesas y Medidas de 1983).
El kilogramo (kg) se define como la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo (1ª y 3ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1889 y 1901).
El segundo (s) se define como la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de cesio 133 (13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1967).
El ampere (A) se define como la intensidad de una corriente constante, que mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, colocados a un metro de distancia entre sí en el
vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 X 10-7 newton por metro de longitud (9ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1948).
El kelvin (K) se define como la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1967).
El mol (mol) se define como la cantidad de materia que contiene tantas unidades elementales como átomos existen en 0,012 kilogramos de carbono 12 (12C) (14ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1971).
La candela (cd) se define como la intensidad luminosa, en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/683 wat por esterradián (16ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1979).
La Ley Federal sobre Metrología y Normalización establece que el Sistema Internacional es el sistema de unidades oficial en México, el cual está definido por la Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002, ―Sistema General de Unidades de Medida‖.
3.2 Sistema inglés.
Este sistema es usado comúnmente en Estados Unidos, la mayoría de países se usa el sistema internacional.
E este sistema se lo conoce también con el nombre de sistema imperial. Es la unión de todas las unidades no métricas que en la actualidad son empleadas en Estados Unidos y otros países que tienen como idioma principal el inglés.
Pero, entre ambos países existe una serie de diferencias en las unidades. En cuanto a las características generales de este sistema de medición inglés podemos mencionar que tiene como origen la evolución de todas las unidades locales que con el tiempo se fueron mejorando. Asimismo, el sistema es un derivado del conjunto de aproximaciones que se han venido haciendo en Inglaterra, en especial en cuanto a la estandarización de los métodos y las técnicas. Sin embargo como origen o influencia absoluta de estos sistemas se tiene que mencionar a las unidades que se utilizaban en la Roma antigua.
Algunas de las unidades empleadas en este sistema son las siguientes
Longitud: Pie que es equivalente a 30.48 centímetros, Yarda que es igual a .9144 metros, Milla el cual en sistema internacional equivale a 1.609344 kilómetros, Pulgada que su equivalencia es de 2.54 centímetros. También están las unidades de masa, libra el cual tiene un valor aproximado de .4536 kilogramos, Onza cuya definición queda dentro del mismo sistema, derivada de la libra el cual su valor es de un doceavo, Tonelada inglesa que también se denomina tonelada larga es equivalente a 1016.0475 kilogramos.
Hay que destacar que este sistema está siendo dejado de utilizar en todo el mundo debido al sistema internacional es por eso que su descripción sea tan corta además de que con el sistema internacional se abarcan mas medidas en todos ámbitos.
Capítulo 4
4.1 Descripción de los distintos tipos de herramientas especiales para metrología y su clasificación.
Herramientas básicas de medición.
Generalmente el primer contacto una herramienta de medición será con un flexómetro (figura 4.1), una cinta (figura 4.2) o una regla lo que dependerá de la longitud que se desee medir.
Las cintas de medición normalmente se utilizan para longitudes de hasta 50m.
(150 pies); los flexo metros de para longitudes de hasta 5m. (25 pies).
Figura 4.1. Flexómetro
Figura 4.2. Cinta
La herramienta de medición más común en el trabajo del taller mecánico es la regla de acero. Se emplea cuando hay que tomar medidas rápidas y no es
necesario un alto grado de exactitud. Los tipos de reglas de acero más comunes en un taller mecánico se describen continuación.
a) Regla rígida de acero templado (figura 4.3),generalmente tiene 4 escalas, dos de cada lado; se fabrican en diferentes longitudes la más común es de 6 pulgadas o 150mm
b) Regla flexible (figura 4.4), similar al anterior pero más estrecha y delgada, lo que permite flexionarla, dentro de ciertos límites, para realizar lecturas donde la rigidez de la regla de acero templado no permite la medición adecuada.
Figura 4.3. Regla flexible Figura 4.4. Regla rígida
En todos los casos la medición es realizada desde un punto inicial fijo sobre la escala que está alineada con un extremo de la distancia por medir, la graduación que corresponda la posición del otro extremo proporcionara la longitud.
La escala consiste en una serie de graduaciones uniformemente espaciadas que representan submúltiplos de la unidad de longitud. Valores numéricos convenientes se encuentran marcados sobre la escala cada determinado número de graduaciones para facilitar la lectura.
Lainas (medidores de espesor).
Estos medidores (figura 4.5) consisten en láminas delgadas que tienen marcado su espesor y que son utilizadas para medir pequeñas aberturas o ranuras. El método de medición consiste en introducir una laina dentro de la abertura, si entra fácilmente se prueba con la mayor siguiente disponible, si no entra vuelve a utilizarse la anterior.
Los juegos de láminas se mantienen juntos mediante un tornillo que atraviesa un agujero que tienen en un extremo. Debe tenerse cuidado de no forzar las lainas ni introducirlas en ranuras que tengan rebabas o superficies ásperas porque esto las dañaría. Existen juegos con diversas cantidades de lainas y pasos de .01mm (.001pul). Es posible combinar las lainas para obtener medidas diferentes los espesores van de .03 a.02 mm (.015 a .025pul).
La longitud de las lainas puede variar y tener el mismo espesor en toda su longitud o tener una pendiente cónica en su extremo.
Figura 4.5. Lainas
Patrones de radios.
Estos patrones (figura 4.6) consisten en una serie de laminas (juego) marcadas en mm (fracciones o décimas de pulgada) con los correspondientes radios cóncavos y convexos, formados en diversas partes de la lamina. La inspección se realiza determinando que patrón se ajusta mejor al borde redondeado de una pieza;
generalmente los radios van de 1 a 25mm (1/32 a 1/2plg o .02 a .4plg) en pasos de .05mm.
Figura 4.6. Patrones de radios Patrones para alambres, brocas y laminas.
Los patrones para brocas (figura 4.7) sirven para determinar el tamaño de estas al introducirlas en un agujero cuyo tamaño esta marcado a un lado para mantener en posición vertical un juego de brocas. El cuerpo del patrón tiene grabadas indicaciones sobre el tamaño de broca recomendable para un tamaño de rosca determinado, esta característica permite elegir rápidamente la broca adecuada.
Figura 4.7. Patrones para brocas
La figura 4.8 muestra patrones para determinar el calibre de alambre o lamina;
existen para metales suaves, como cobre y aluminio, y para aceros. Cada ranura tiene su valor decimal equivalente marcado a un lado.
Figura 4.8. Patrones de alambre o lámina
Cuenta hilos.
Los cuenta hilos consisten en una serie de laminas, que se mantienen juntas mediante un tornillo extremo, mientras que el otro tiene salientes que corresponden a la forma de rosca de varios pasos (hilos por plg.); los valores están indicados sobre cada lamina.
Compases.
Antes de que herramientas de medición como el calibrador vernier fueran introducidos, las partes eran medidas con compases (interiores, exteriores, divisores, hermafroditas) y reglas.
El uso de compases está restringido ya que su uso requiere habilidad (tacto) y no es posible lograr gran exactitud.
Calibradores telescópicos.
Los calibradores telescópicos (figura 4.9) sirven para la medición de diámetro de agujeros o anchos de ranuras. Las dos puntas de contacto se expanden mediante la fuerza de un resorte. Una vez colocadas en la posición adecuada se fijan y se remueve el calibre el tamaño final puede obtenerse midiendo sobre la puntas de contacto con un micrómetro.
Figura 4.9. Calibradores telescópicos
Calibres para agujeros pequeños.
Estos calibres (Figura 4.10) especialmente diseñados para medir agujeros y ranuras pequeñas de entre 3 a 13mm( .115 a .500plg) también requieren auxiliarse de un micrómetro (figura 4.11) para medir sobre las puntas de contacto después de que estas han sido fijadas dentro del agujero o ranura con la fuerza de medición apropiada.
Figura 4.10. Calibres para agujeros pequeños Figura 4.11. Micrómetro
Trazadores y gramil.
Existe una variedad de trazadores generalmente con punta de carburo de tungsteno, aunque pueden ser de diamante, útiles para realizar trazos con ayuda de regla o la escuadra de combinación.
El gramil (figura .4.12) consta de una base sobre la que se sujeta una barra, en una posición más o menos vertical (puede ser ajustada), sobre la que hay un soporté para un trazador o un indicador de carátula, cuya posición puede ajustarse subiendo o bajando el soporte sobre la barra o, finalmente por medio del tornillo moleteado ubicado sobre la base. E l gramil puede utilizarse para transferir mediciones o centrar piezas en maquinas herramientas, por ejemplo un torno.
Figura 4.12. Gramil Calibres angulares.
Estos calibres (figura 4.13) cuentan con laminas que tienen diferentes ángulos para cubrir las necesidades e medición de chaflanes externos o internos, inspección de ángulos de ruedas de esmeril o cortadores
Figura 4.13. Calibres angulares Lupas de comparación.
Lupas de comparación (figura 4.14), cuentan con una amplificación y son útiles para propósitos de inspecciones generales, pueden adaptarse a un dispositivo de iluminación, e intercalar dentro de sistemas ópticos reticulares útiles para mediciones diversas.
Figura 4.14. Lupas de comparación
Calibrador vernier.
El calibrador vernier es una de las herramientas mecánicas para medición lineal de exteriores, medición de interiores y de profundidades más ampliamente utilizados. Se creé que la escala vernier fue inventado por un matemático portugués llamado Petrus Nonius (1492-1577). El calibrador vernier actual fue desarrollado después, en 1631 por Pierre Vernier (1580-1637).
El vernier o nonio que poseen los calibradores actuales permiten realizar fáciles lecturas hasta0.05 o 0.02 mm y de 0.001" ó 1/128" dependiendo del sistema de graduación a utilizar (métrico o inglés). 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.
Nomenclatura del vernier.
Los calibradores ―Vernier‖, en milímetros tienen 20 divisiones que ocupan 19 divisiones de la escala principal graduada cada 1 mm, ó 25divisiones que ocupan 24 divisiones sobre la escala principal graduada cada 0.5 mm, por lo que dan legibilidad de 0.05 mm y 0.02 mm, respectivamente.
Partes del vernier.
La figura 4.15 muestra las principales partes de un vernier.
Figura 4.15. Partes de un vernier
Graduaciones en la escala principal del vernier.
La escala principal esta graduada en uno o en dos lados, el calibrador Vernier tipo
―M‖ por lo general tiene graduaciones únicamente en el lado inferior. El tipo ―CM‖
tiene graduaciones en los lados superior e inferior para medir exteriores e inferiores. El tipo ―M‖ tiene 2 escalas en la parte superior e inferior una escala en milímetros y la otra en pulgadas.
Número de escalas principales en el Vernier:
Tipo Número de Escalas Unidad o Tipo de Medición M 1 Pulgadas y milímetros M 2 Pulgadas y milímetros
CM 2 Medición de exteriores e interiores Tabla 4.1
La tabla 4.2 muestra diferentes tipos de graduaciones sobre las escalas principales y vernier. Hay cinco tipos para la primera y ocho tipos para la segunda, incluyendo los sistemas métrico e inglés.
Tabla 4.2 Tipos de vernier.
- Calibradores Vernier tipo ―M‖:
Llamado calibrador con barra de profundidades; tiene un cursor abierto y puntas para mediciones de interiores. Los calibradores con un rango de 300 mm o menos cuentan con una barra de profundidades, mientras que carecen de ella lo de rangos de medición de 600 y 1000 mm. El vernier esta graduado con 20 divisiones en 39 mm para el tipo con legibilidad de 0.05 mm, o en 50 divisiones en 49 mm para el tipo con legibilidad de 0.02 mm. Algunos calibradores Vernier tipo ―M‖
están diseñados para facilitar la medición de peldaño, ya que tienen el borde del cursor al ras con la cabeza del brazo principal cuando las puntas de medición están completamente cerradas.
- Calibradores Vernier tipo ―CM‖:
En este tipo de Vernier se puede apreciarse, que tiene un cursor abierto y está diseñado en forma tal que las puntas de medición de exteriores puedan utilizarse en la medición de interiores. Este tipo por lo general cuenta con un dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor.
A diferencia del tipo ―M‖, las puntas de medición no están achaflanadas, por lo que tienen una mayor resistencia al desgaste y daño. El calibrador tipo ―C‖, que es una versión simplificada del tipo CM‖, no tiene dispositivo de ajuste fino y tienen legibilidad de 0.05 mm. Ambos calibradores carecen de barra de profundidades Otros tipos de calibradores Vernier:
- Calibradores Vernier tipo ―M‖ con ajuste fino.
- Calibradores con caras de medición de carburo.
- Calibradores con puntas desiguales.
- Calibradores con pinta de medición abatible.
- Calibradores con puntas largas.
Precauciones al usar el vernier.
- Eliminar rebabas, polvo y rayones de la pieza antes de medir.
- Cuando mida, mueva lentamente el cursor mientras presiona con suavidad el botón para el pulgar contra el brazo principal.
- Mida la pieza utilizando la parte de las puntas más cercana al brazo principal.
- No use una fuerza excesiva de medición cuando mida con calibradores vernier.
- La lectura debe de ser de frente.
- Después de utilizar un calibrador vernier hay que limpiarlos y lubricarlos, y guardarlos con las puntas ligeramente separadas.
- No aplique excesiva fuerza al calibrador, ya que podría dañar las caras de medición del calibrador.
- No deje caer, ni golpee el calibrador.
- No use el calibrador como martillo.
- No use las puntas para interiores como compás o rayador,
- Revise que el cursor se mueva suavemente. (No debe sentirse flojo o con juego).
- Utilice los tornillos de presión o fijación para corregir el problema.
- Apriete los tornillos de presión y de fijación por completo, después afloje en sentido antihorario1/8 de vuelta (45°); verificando nuevamente el cursor, repitiendo el procedimiento mientras ajuste la posición angular de los tornillos.
- Separe las caras de medición de 0,2 a 2 mm (,008‖ a ,08‖); sin fijar el cursor.
- Cuando el calibrador sea almacenado por largos periodos o necesite aceite, use un trapo empapado con aceite para prevenir la oxidación y ligeramente frote cada sección del calibrador, asegurándose se distribuya el aceite homogéneamente sobre la superficie del calibrador.
Inspección periódica.
La inspección periódica de los calibradores debe realizarse una o dos veces por año lo que depende de la frecuencia de uso. Es necesario poner en práctica métodos de control de inventario para prevenir el uso inadvertido de calibradores que requieren reparación o que ya no sirvan.
Hay 2 sistemas para realizar las inspecciones periódicas: uno es inspeccionar los calibradores en el lugar en que se emplean, el otro es recolectar los calibradores a
ciertos intervalos e inspeccionarlos todos de una vez. Todo el personal que use los calibradores debe estar informado acerca del sistema de inspección.
Errores de medición con calibradores.
Los siguientes factores afectan la exactitud de medición con calibradores
1) error inherente a la fabricación del calibrador 2) error de paralaje.
1) Errores inherentes a la construcción del calibrador.
Error de Abbe.
En 1890 Ernst Abbe formalizo lo que se conoce como principio de Abbe, el cual establece que solo puede obtenerse máxima exactitud cuando el eje de medición de la herramienta de medición está alineado con el eje del objeto que está siendo medido. La construcción de los calibradores no cumple con el principio de Abbe debido a esto se generan errores de medición.
Error causado por flexión del brazo principal.
El brazo de la escala principales puede flexionarse a lo largo de la superficie de referencia y a lo largo de la superficie graduada, lo que afecta la exactitud de la medición.
Desgaste de las puntas de medición.
Las puntas de medición de los calibradores tipo M tienen un chaflán, por lo que se tiene una superficie de medición pequeña para sedición en ranuras angostas) que están sujetas a gran desgaste. Con objeto de minimizarlo, use una porción de las puntas más cercanas a la escala principal, siempre que sea posible.
2) Error de paralaje.
Normalmente, las graduaciones de la escala principal y la escala vernier de un calibrador no están en el mismo plano, por lo que pueden ocurrir errores de paralaje al tratar de determinar cuáles graduaciones coinciden.
Los siguientes factores influyen en lo anterior:
La habilidad del ojo para reconocer el alineamiento de dos graduaciones.
La escala de los calibradores vernier debe ser leída por el ojo humano. Existen tres aspectos que afectan su habilidad para leer escalas: poder de reconocimiento, agudeza visual y poder de resolución
El poder de reconocimiento es la habilidad para reconocer la forma de un objeto.
La agudeza visual es la agilidad de percibir la existencia de un objeto sin identificación de forma. El poder de resolución es la habilidad para distinguir dos objetos próximos entre sí como dos objetos separados (esto esta cercanamente con la medición).
Error de paralaje.
Normalmente, las graduaciones de la escala principal y la escala vernier de un calibrador no están en el mismo plano, por lo que pueden ocurrir errores de paralaje al tratar de determinar cuáles graduaciones coinciden.
Cómo extraer la aguja del ensamble. Sujetar la parte baja del ensamble de la aguja con pinzas y hacer palanca hacia arriba, extrayendo este ensamble como lo indica la figura 7.63b, en la cual se ve la aplicación de la fuerza hacia arriba sin que la pieza cierre sobre el eje.
Calibradores electro digitales.
Es del mismo tamaño rango y peso que el vernier convencional. Los calibradores electro digitales son actualmente utilizados excesivamente debido a sus ventajas.
1. Fácil lectura y operación.
2. Funcionalidad mejorada.
3. Fueron hechos posibles por el sistema digital.
Tamaños y tipos de calibradores electro- digitales.
Los hay en una amplia variedad de tamaños con rangos de medición de 100 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm y 1000 mm. En la actualidad todos los tipos de calibradores vernier para propósitos especiales pueden conseguirse en su versión digital. Los calibradores electro- digitales están provistos con un conector para salida de datos.
Características.
a) Facilidad de lectura
Los valores medidos son mostrados en una pantalla de cristal liquido (LCD) con cinco dígitos (Resolución: 0,001 mm) que es fácil de leer y libre de error de lectura.
b) Compacto, liviano y bajo consumo de energía.
El calibrador electro- digital es tan compacto y liviano como el vernier convencional, dado que estos calibradores consumen muy poca energía, largas horas de trabajo son proporcionadas por una pequeña batería.
Función de fijado a cero.
Esta función pone cero en la pantalla en cualquier posición deseada permitiendo medición comparativa y otros tipos de medición de acuerdo al tipo de pieza a medir.
Rápida velocidad de respuesta.
La velocidad de respuesta del detector es lo suficientemente alta para velocidades normales de medición (la velocidad máxima de respuesta es de 6000 mm/s cuando se abren las puntas de medición y 1600 mm/ s cuando se cierran).
Función de salida de datos.
Estos calibradores pueden ser conectados a una unidad externa de procesamiento de datos tal como un mini procesador o una computadora personal. El botón de salida de datos tiene dos funciones: sirve como un interruptor de salida de datos cuando un dispositivo externo está conectado y también mantiene los datos en pantalla cuando ningún dispositivo externo está conectado.
Estructuras.
El calibrador electro- digital consiste de un brazo principal como en el calibrador vernier convencional, y una unidad de escala de desplazamiento y una unidad de lectura.
La figura 4.16 muestra la estructura del calibrador electro- digital.
Figura 4.16. Calibrador electrodigital
Medidores de profundidad
El medidor de profundidad es una herramienta portátil para medir longitudes especialmente diseñadas para la medida de profundidad de taladros, escalones, etc. El sistema es de medida directa basado en el mismo principio que las cabezas
micrométricas. Consta de un puente con un orificio en el centro donde se ajusta una cabeza micrométrica.
Para realizar las medidas se apoya el puente en la superficie de referencia de la pieza y se actúa sobre la cabeza micrométrica hasta que hace contacto el palpador de medida. La ejecución de la medición da como resultado la profundidad de un orificio.
El medidor de profundidad suele tener un campo de medida de 25 mm aunque existen medidores de profundidad superiores a 300 mm. La resolución de los medidores de profundidad suele ser de 0,01mm aunque resoluciones de 0,005 ó 0,001 mm están disponibles de manera usuaria.
Estos instrumentos de medida suelen ser herramientas muy usadas en las mediciones industriales ya que su relación precio y calidad metrológica suele ser muy buena. Esto es debido, entre otros factores, a que este tipo de tecnologías de medida están disponibles desde hace un tiempo considerable. Son herramientas utilizadas en las industrias o herramientas de laboratorio pertenecientes a la Metrología Dimensional.
Existen muchos tipos de medidores de profundidad están disponibles, con o sin dispositivo de ajuste fino, tipo gancho, tipo con carátula y medidores de profundidad electro digitales.
El medidor de profundidad las figuras 4.17 no tiene dispositivos de ajuste fino y proporciona legibilidad de 0.05mm.
Figura 4.17.
El medidor de profundidad de la figura 4. 18 Tiene dispositivo de ajuste fino y proporciona legibilidad de .02mm.
Figura 4.18 Medidor de profundidad con dispositivo de ajuste fino
La figura 4.19 muestra un medidor de profundidad de carátula el cual proporciona una legibilidad de .05mm.
Figura 4.19. Medidor de profundidad de carátula
La figura 4.20 muestra un medidor de profundidad electrodigital el cual proporciona una resolución de 0.01mm.
Figura 4.20. Medidor de profundidad electrodigital
Medidor 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 se 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.
7. Corrija cualquier problema que encuentre, ajustando el tornillo de presión y el de fijación.
Medidor de altura con carátula.
El medidor incorpora el mecanismo de amplificación del indicador de carátula (figura 4.21). Las lecturas se toman sumando las lecturas de la graduación de la escala principal y la de la carátula, la cual indica la fracción de la escala principal con una aguja, lo que minimiza errores de paralaje y permite mediciones rápidas y exactas.
Figura 4.21. Medidor de altura con carátula
Medidor de altura con carátula y contador.
El mecanismo es el mismo que el medidor de altura con carátula. 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 carátula;
debido a que hay lecturas en 2 direcciones, podrían ser confusas cuando el cursor se mueva hacia abajo cerca del punto cero.
La figura 4.22 muestra un medidor de altura con carátula y contador.
Figura 4.22. Medidor de altura con carátula y contador
Medidor de altura electrodigital.
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.
La figura 4.23 muestra un medidor de altura electrodigital.
Figura 4.23. Medidor de altura electrodigital
Micrómetro.
El Francés Jean Palmer patentó en 1848 el micrómetro. Basándose esta herramienta construyeron otro más perfeccionado, el cual constituyó los comienzos de nuestro moderno micrómetro. El segundo micrómetro se dio a conocer en 1877 y fue el primero de este tipo que se vendió en Estados Unidos.
Introduciéndose posteriormente a todos los países.
El micrómetro es una herramienta de gran precisión que permite medidas de longitud. Su rango o capacidad de medida puede variar de 0 a 1500 mm o su equivalente en pulgadas de 0 – 60‖.Los modelos menores varían de 0 – 300 mm y se escalonan de 25 en 25 mm o bien en pulgadas de 0 – 12‖ variando de 1‖ en 1‖.
Para ser usado, es necesario que el micrómetro esté perfectamente ajustado y comprobado con un patrón.
Principio de funcionamiento.
El funcionamiento de un micrómetro se basa en que si un tornillo montado en una tuerca fija se hace girar, el desplazamiento del tornillo en el sentido de su longitud es proporcional al giro de su cabeza.
Por ejemplo, si el tornillo se hace girar dentro de la tuerca fija, al dar una vuelta completa en el sentido de la flecha a, el tornillo avanza en el sentido de la flecha b una longitud igual al paso de la rosca; si se dan dos vueltas, avanza una longitud igual a dos pasos. Si el tornillo se escoge de un paso de 0,5 mm y en la cabeza se dispone una escala alrededor dividida en 50 partes iguales para poder medir cincuentavos de vuelta, se podrán medir desplazamientos de 0,5 / 50 = 0,01 mm.
El micrómetro está formado por un cuerpo en forma de herradura en uno de cuyos extremos hay un tope o punta, en el otro extremo hay fija una regla cilíndrica graduada en medios milímetros, que sostiene la tuerca fija; el extremo del tornillo tiene forma de varilla cilíndrica y forma el tope móvil; mientras su cabeza está unida al tambor graduado. Al hacer girar el tambor, el tornillo se enrosca o desenrosca en la tuerca fija y el tambor avanza o retrocede junto con el tope.
Cuando los topes están en contacto, el tambor cubre completamente la regla graduada y la división 0 del tambor graduado coincide con la línea o de la regla graduada. Al irse separando los topes, se va descubriendo la regla y la distancia entre ellos es igual a la medida descubierta sobre la escala fija sumado con las décimas, centésimas y milésimas indicadas en el tambor graduado que se encuentra en coincidencia con la línea de la regla fija.
Dada la gran precisión de los micrómetros, una presión excesiva sobre la pieza que se mide entre los topes, puede falsear el resultado de la medición, además de ocasionar daño dentro del micrómetro, para evitar este inconveniente, el mando del tornillo se hace por medio del tambor moleteado, el cual tiene un dispositivo limitador de presión.
Este dispositivo permite obtener una presión máxima entre los topes que es imposible de sobrepasar.
La figura 4.24 muestra las partes principales de un micrómetro.
1. Tope fijo.
2. Regla fija.
3. Tope móvil.
4. Tambor graduado.
5. Chicharra.
Figura 4.24. Partes del micrómetro
Los micrómetros se clasifican en:
Micrómetros de exteriores.
Micrómetros de interiores.
En los procesos de fabricación mecánica de precisión, especialmente en el campo de rectificados se utilizan varios tipos de micrómetros de acuerdo a las características que tenga la pieza que se está mecanizando.
Micrómetro de exteriores estándar (figura 4.25)
Micrómetro de exteriores con platillo para verificar engranajes (Fig. 4.26)
Micrómetro de exteriores digitales para medidas de mucha precisión (figura 4.27)
Micrómetros exteriores de puntas para la medición de roscas.
Micrómetro de interiores para la medición de agujeros figura 4.28)
Micrómetro para medir profundidades (sonda) (figura 4.29)
Micrómetro con reloj comparador
Micrómetro digital
Micrómetro especial para la medición de roscas exteriores(figura 4.30) Cuando se trata de medir medidas de mucha precisión y muy poca tolerancia debe hacerse en unas condiciones de humedad y temperatura controlada.
Una variante de micrómetro un poco más sofisticado, además de las dos escalas anteriores tiene un nonio, en la figura 4.31, puede verse en detalle las escalas de este modelo, la escala longitudinal presenta las divisiones de los milímetros y de los medios milímetro en el lado inferior de la línea del fiel, la escala del tambor tiene 50 divisiones, y sobre la línea del fiel presenta una escala nonio de 10 divisiones numerada cada dos, la división de referencia del nonio es la línea longitudinal del fiel.
Figura 4.25. M. de exteriores estándar Figura 4.26. M. con platillos
Figura 4.27. M. de exterior digital Figura 4.28. M. de interiores para agujeros
Figura 4.30. M. para medición de rosca Figura 4.31. M. con nonio
Figura 4.29. M. para medir profundidades
Errores que involucra medir con un micrómetro.
1.- Error de Abbe.
2.-Error de paralaje.
3.- Puntos Airy, puntos Bessel.
4.- Ley de Hooke.
5.- Deformación de Hertz.
Error de Abbe.
El error de Abbe consiste en hacer la medición de tal forma que las caras del micrómetro no quedan de forma correcta en línea recta, sino que quedan en cierto Angulo lo que provoca cambios en la longitud de lo que se está midiendo.
Error de paralaje.
Es el error producido debido a la posición del instrumento y el usuario en la forma de tomar lectura. Esta toma de medición debe de en distancia recta a como se están tomando los datos de lo contrario si se observan las medidas desde cierto ángulo entonces el valor registrado con la vista no corresponderá a la adecuada.
Puntos Airy, Puntos Bessel.
Cuando se utilizan instrumentos de gran longitud es necesario utilizar ciertos apoyos especiales como lo son los puntos Airy y Bessel.
Los puntos Airy son colocar los extremos del micrómetro exactamente horizontales espaciando los dos soportes simétricamente.
Los puntos Bessel son el disminuir el cambio de longitud producido en el micrómetro por flexión colocando dos soportes simétricamente posicionados.
Ley de Hooke.
Esta ley muestra la relación de esfuerzo y deformación dentro del límite elástico, por lo tanto si al instrumento o el material se le está aplicando una fuerza entonces el material responde con un cambio en su longitud lo que afecta a la medición directamente.
Deformación de Hertz.
Es la deformación producida en las superficies cuando dos de estas están presionadas una contra la otra por una fuerza. Por ejemplo la fuerza necesaria para hacer la medición entre una cara esférica y una plana.
Cuando se está haciendo alguna medición es de mucha importancia la condición en la que se realiza y una de esas condiciones es la temperatura, ya que esta afecta directamente no solo al instrumento sino al elemento que será puesto a medición.
Esta diferencia de longitudes de medición es más visible cuando se está midiendo un elemento de gran longitud como una barra de acero y desde luego no será lo mismo medirla en la mañana que en una tarde. Contando con estos elementos para hacer la medición se acordó que la temperatura estándar para poder realizar mediciones sea de 20º C.
En dado caso de que sea necesario hacer una corrección también se cuenta con los coeficientes de expansión de los materiales los cuales son de ayuda para
poder corregir un valor tomado en cuanto a la temperatura presente en el lugar y de esa forma garantizar un mejor resultado en la medición.
También es muy importante el seleccionar el instrumento adecuado para poder realizar la medición y tomar en cuenta en que parámetros se usa cada uno ya que para algunas aplicaciones el medir centésimas no será tan importante como lo puede ser la industria automotriz, por lo tanto hay un instrumento que de los valores y parámetros requeridos para cada uso.
Cuidados básicos al micrómetro.
1.- Seleccionar el micrómetro que se ajuste a las necesidades, viendo que tengan el rango, graduación y demás especificaciones correctas para el elemento a medir.
2.- No aplicar fuerza excesiva al micrómetro.
3.- No dejarlo caer y evitar que sufra golpes.
4.- No girarlo violentamente.
5.- Limpiar el micrómetro usando un trapo limpio, quitando polvo y limpiando las caras del mismo.
6.- Dejar el micrómetro y el elemento a medir en un solo lugar para que queden a la misma temperatura garantizando que la medición será mejor.
7.- En el caso especifico de las caras de medición limpiar con papel libre de pelusas.
8.- Ajustar las líneas a cero.
9.- Siempre usar el trinquete o tambor de fricción cuando se use.
10.- Cuando se sujete el micrómetro asegurarse que la sujeción no haya quedado muy fuerte.
11.- Cuando se termine de usar el micrómetro limpiar las huellas de grasa que queden con un trapo limpio sin pelusa.
12.- Cuando se vaya a almacenar el micrómetro por un tiempo largo hay que lubricar todas sus partes con un trapo impregnado con líquido para prevenir la oxidación.
13.- No exponerlo a la luz solar directa, guardar en lugar sin humedad y libre de polvo, no dejar las caras de medición juntas.
Indicadores.
Los indicadores de carátula son ampliamente utilizados ya que en el momento de hacer una medición es muy fácil de interpretar los datos arrojados, en ellos el movimiento de un husillo es amplificado por una serie de engranes los cuales mueven una aguja indicadora sobre la carátula.
El cuerpo de estos elementos consta de un husillo cuyo movimiento va transmitido a un piñón concéntrico con su engrane respectivo por medio de una cremallera hecha sobre el husillo, este elemento lo amplifica y lo transmite a un engrane concéntrico con una aguja que se muestra en la carátula principal. Un indicador de carátula común lo podemos apreciar en la siguiente figura (figura 4.32).
Figura 4.32. Indicador de carátula
Para una mejor medición con el indicador de carátula primero que nada deben de tenerse en consideración varios elementos siendo
1.- Colocar el indicador en una base adecuada a la longitud que se va a medir.
2.- Insertar un bloque patrón entre la superficie de la base y la punta de contacto, el cual deberá ser adecuado a la longitud medible.
3.- Ajustar la lectura del indicador a cero.
4.- Retirar el bloque patrón.
5.- Se procede a colocar la pieza que va a ser medida y se efectúa la medición.
Así como hay variedad en los modelos de indicadores de carátula existen también un gran número de bases para utilizarlos que se adecuan a la gran mayoría de usos que se les puede dar a estos instrumentos, como lo pueden ser bases con cabeza móvil que le da al instrumento una mayor capacidad de medición de distintas piezas.
No solo existen distintas bases sino que además hay varios tipos de sujeciones para el instrumento como lo pueden ser de forma vertical o que el mismo instrumento se incruste en la base por medio de un orificio en la parte de atrás e inclusive de la mima tapa aunque claro cada método de sujeción tiene sus características propias y cuidados adicionales.
Para que el instrumento pueda ser ajustado a cero con facilidad se tiene la característica de que con la misma carátula girándola se coloca a cero el indicador lo cual es muy práctico a la hora de hacer mediciones y para que quede
fijo y no afecte la medición tiene un tornillo de fijación a un costado del indicador de carátula.
Cuenta también con distintas puntas de contacto de las cuales destacan las de tipo aguja, cónica, plana, de bola, etc. Estas desempeñan un papel importante a la hora de medir algún elemento.
Cuidados generales del indicador de carátula.
1.- Seleccionar el indicador que más se adecua a las necesidades del elemento a medir y a las condiciones de trabajo.
2.- No aplicar fuerza excesiva en el indicador y no golpearlo.
3.- Usar la punta de contacto que sea ideal para realizar la medición.
4.- Reemplazar las puntas de contacto gastadas.
5.- Limpiar el indicador con un trapo limpio y libre de pelusa antes de usarlo.
6.- Usar la palanca del indicador para que el husillo pueda ser levantado.
7.- Cuando se sujete el indicador colocarlo de tal forma que el soporte quede lo mas cercano de la carátula.
8.- Evitar poner el ángulo el indicador, siempre usarlo de forma recta.
9.- Cuando se monte el indicador tratar que la distancia entre este y la columna sea mínima.
10.- Al tomar la medición ver la carátula en forma perpendicular y evitar verla de ángulo diferente para que la medida tomada sea la correcta.
11.- No exponer el indicador a la luz directa del sol.
12.- No almacenar en un lugar con mucha humedad.
Cabe destacar que existen algunas aplicaciones especiales del indicador de carátula como lo son
a) Medición de espesores.
b) Medición de exteriores.
c) Medición de profundidades.
Estos últimos indicadores mencionados tienen una configuración especial para poder realizar estas tareas y esto es muy práctico debido a que con este tipo de indicadores las tareas de medición son fáciles y rápidas de tomar.
Sumándose a estos indicadores especiales están los que son a prueba de agua debido a que hay lugares en donde están presentes gases, aceite o agua que con un indicador normal sufriría daños.