Departamento de Ingeniera Mecnica

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INGENIERA EJECUCIN EN MECNICA

PLAN 2002

GUA DE LABORATORIO

ASIGNATURA MATERIALES

MEDICIN CON INSTRUMENTO MANUAL

HORARIO:MARTES:3-4-5-6 VIERNES :7-8-9-10

MEDICIN CON INSTRUMENTO MANUAL

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1.- OBJETIVO GENERAL Adquirir el conocimiento y desarrollar la destreza en el uso de instrumentos de medicin dimensional manual, destinados a la verificacin y control de piezas mecnicas. 2.- OBJETIVOS ESPECFICOS 2.1.- Comprender el principio de funcionamiento de los instrumentos de medicin dimensional manual, tales como: Pi de metro, tornillo micromtricoy gonimetro. 2.2.- Conocer el campo de aplicacin y el procedimiento de medicin de los instrumentos indicados en el punto anterior. 2.3.- Conocer la metodologa para evaluar los errores en las mediciones con los instrumentos ya citados. 2.4.- Analizar la calidad dimensional de una pieza mecnica 3.- INTRODUCCIN TERICA 3.1 Generalidades La metrologa es la ciencia de las mediciones que proporciona los elementos para la verificacin de fenmenos; disponiendo para ello de las normas y tcnica de medicin. La metrologa puede ser dividida de acuerdo al tipo o naturaleza de la variable a medir em metrologa geomtrica, elctrica trmica, qumica, etc. En este laboratorio, la atencin se enfoca a la metrologa dimensional. 3.2 Terminologa Ajustar Preparar un instrumento o equipo de medicin para que funcione con la exactitud y precisin adecuada. Se puede ajustar el cero (mecnico y/o elctrico) y la sensibilidad (amplificacin) de modo que quede bien calibrado. Rango de medicin

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Rango en que el instrumento indica, dentro de ciertos lmiters de error mximos especificados por el fabricante o por norma. Correccin Valor que es necesario sumar algebraicamente al resultado de la medicin para obtener el valor corregido. Dispersin Grado de separacin o diseminacin que presentan las observaciones o mediciones de una serie mltiples veces. Error absoluto Diferencia entre el valor indicado (malo o incorrecto) y el valor convencionalmente correcto (convencionalmente bueno). E = Xind -Xc

Error aleatorio Error que vara de forma imprevisible, en valor absoluto y signo, cuando se efecta un gran nmero de mediciones del mismo valor ( mediciones repetidas) de una cantidad fsica en condiciones prcticamente idnticas. Error sistemtico Error que permanece, en valor absoluto signo, al medir una cantidad fsica en las mismas condiciones, y que vara segn una ley, conocida o no, cuando las condiciones cambian. Incertidumbre de medicin Caractersticas de la bondad del resultado de la medicin definida por el lmite de error. Esto es aplicable tanto a los errores sistemticos, como a los aleatorios. Precisin Por precisin (no se debe usar en metrologa) se entiende la mayor o menor dispersin de los valores medidos con respecto al valor promedio por efecto de los errores casuales. Se debe hablar de incertidumbre o incerteza en metrologa. Repetibilidad de medicin Grado de concordancia entre los resultados de mediciones aisladas de la misma cantidad, obtenidos con el mismo mtodo, pero en condiciones diferentes; por ejemplo; con diferentes instrumentos de medicin, por diferentes observadores, en diferentes laboratorios, a intervalos de tiempo suficientemente grandes comparados con la duracin de una medicin, en diferentes condiciones de empleo de los instrumentos.

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Resolucin (Valor mnimo de divisin). La resolucin de un equipo o de un arreglo de medicin es la cantidad ms pequea que se puede leer sin estimar subdivisiones de una unidad de la escala.

Los trminos exactitud y precisin son a menudo usados para distinguir entre el error sistemtico y el error aleatorio. Por ejemplo si una medida tiene un error sistemtico pequeo se dice que es muy exacto y si tiene un error aleatorio pequeo decimos que es muy preciso.

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3.3 INSTRUMENTOS BSICOS

3.3.1 PIE DE METRO

DESCRIPCION

El pi de metro es un instrumento de medida lineal de gran utilidad en el taller, por medio de l se pueden controlar medidas de longitud exteriores, interiores y de profundidad.

La precisin del pi de metro es 1/10 mm, 1/20 mm. y 1/50 mm.

Una descripcin del pi de metro se observa en la figura anterior, estos instrumentos se construyen normalmente de acero inoxidable, que posee una gran resistencia a la deformacin y al desgaste.

Estn constituidos en dos partes principales, el cuerpo fijo y el mvil, en este ltimo se encuentra el Nonio.

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El Nonio representa una caractersticas principal en el pi de metro ya que es en el que se efecta las medidas con aproximaciones inferiores a un milmetro.

Milmetro, como en una graduacin normal de una regla.

La graduacin marcada en los Nonios del cursor puede ser de 10 marcas que estn dividas en partes iguales en una longitud de 9 mm., as pues, la distancia entre dos marcas consecutivas del Nonio es de 9/10 de mm. (9:10=0,9 mm.).

Cuando el 0 del Nonio coincide con el 0 de la escala del cuerpo, el pi de metro est cerrado. En esta posicin la dcima marca del Nonio coincide con la novena marca de la escala fija. Ninguna otra marca del Nonio comprendida entre el 0 y el 10, coincide con una marca de la escala del calibre.

PROCEDIMIENTO DE LECTURA

Si abrimos en cuerpo mvil de modo que la primera marca despus del 0 del Nonio coincida con la primera marca de la escala fija del cuerpo, la abertura del calibre ser de 0,1 mm, o sea 1-0,9=0,1 mm, si fuera la segunda marca del Nonio que coincide con la segunda marca de la escala fija la abertura del pi de metro ser 0,2 mm, o sea: 2-(0,9x2)=2 1,8 = 0,2 mm.

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FORMAS DE USO DEL PI DE METRO

Se ilustra a continuacin las diferentes formas en las que se puede utilizar un pi de metro

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3.3.2 MICROMETROS

Arco: Es construido de acero especial, tratado trmicamente, a fin de eliminar las tensiones; es forrado de placas aislantes para evitar la dilatacin por el calor de las manos.

Tornillo Micromtrico: Este tornillo garantiza la precisin del micrmetro. Est construido de alta precisin en material apropiado, como aleacin de acero y acero inoxidable, templado, para darle una dureza capaz de evitar, el desgaste prematuro.

La Punta Fija: Es construida tambin de acero o acero inoxidable y est fija directamente al arco. La Punta Mvil es la prolongacin del tornillo micromtrico. Las caras de contacto son endurecidas por procesos diversos para evitar el desgaste rpido de las mismas.

En los micrmetros modernos, los extremos de las puntas son calzados con placas de metal duro, garantizando, as, por ms tiempo, la precisin del micrmetro.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

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El funcionamiento de un micrmetro se basa en que s un tornillo montado en una tuerca fija se hace girar, el desplazamiento del tornillo en el sentido longitudinal es proporcional al giro de la cabeza. Por ejemplo, si el tornillo (1) de la figura se hace girar dentro de la tuerca (2) fija, al dar una vuelta completa en el sentido de la flecha a, el tornillo avanza en el sentido de la flecha b, en una longitud igual al paso de la rosca; si se dan dos vueltas, avanza una longitud igual a dos pasos, si se da media vuelta, avanza medio paso, y si se da un cincuentavo de vuelta o una centsima de vuelta, el extremo avanzar un cincuentavo una centsima de paso.

Si el tornillo se construye de un paso 0,5 mm y la cabeza se divide en cincuenta partes iguales, se podrn medir desplazamientos de 0,5/50 = 0,01 mm (una centsima de milmetro).

FUNCIONAMIENTO DEL MICROMETRO

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Como muestra la figura simplificada, el micrmetro est formado por un cuerpo en forma de herradura en uno de cuyos extremos hay un tope o punta de asiento (1), en el otro extremo hay fija una regla cilndrica graduada en medios milmetros (2), que sostiene la tuerca fija, invisible en la figura; el extremo del tornillo tiene forma de una varilla cilndrica y forma tope (3); mientras su cabeza est unida al tambor graduado hueco (4). 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 (3).

Cuando los topes (3) y (4) estn en contacto, el tambor cubre completamente la escala y la divisin 0 del tambor coincide con la lnea de la escala; al irse separando los topes, se van descubriendo la escala y la distancia entre ellos es igual a la medida descubierta sobre la escala (milimtrica o medios milmetros), ms el nmero de centsimas indicadas por la divisin de la escala del tambor que se encuentra en coincidencia con la lnea de la escala fija.

Dada la gran precisin de los micrmetros, una presin excesiva sobre la pieza que se mide entre los topes, puede falsear los resultados de la medicin, adems de ocasionar dao dentro del micrmetro, para evitar este inconveniente, el mando del tornillo se hace por medio del tambor moleteado (5) de la figura, el cual tiene un dispositivo de escape limitador de presin.

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Este dispositivo a presin permite obtener una presin mxima entre los topes que es imposible sobrepasar. Depende nicamente del grado de adherencia de la corredera del tambor y no de la presin hecha con los dedos. Como ocurre en los calibres.

LECTURA EN MICROMETROS DE EXTERIORES La lectura en micrmetros est dada por la suma de 2 cifras. Una la entrega la regla fija y la otra Nonio.

En la regla fija encontramos graduaciones en el sistema mtrico decimal y en el sistema ingls.

En el sistema mtrico decimal las divisiones de la regla fija se encuentran tanto en la parte superior como en la inferior de la lnea de referencia.

Generalmente, en la parte superior estn ubicadas las divisiones que indican los milmetros enteros y en la parte inferior las divisiones que indican 0,5 mm (cincuenta centsimos de milmetros).

El Nonio se encuentra grabado sobre la periferia del tambor graduado. Comnmente, para el sistema mtrico decimal, ste tiene 50 divisiones, por lo tanto cada divisin vale 0,01 mm (un centsimo de milmetro). A esta menor medida que puede obtenerse en el instrumento se conoce como Sensibilidad del Instrumento, en este caso es: 0,01 mm.

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El valor a considerar en la regla fija estar dado por la ltima divisin que aparezca fuera del tambor graduado.

En la figura en la regla se tienen 13,50 mm. Y en el Nonio 0,27mm.

La medida ser 13,77 mm.

En el sistema ingls, en la regla fija tenemos que la pulgada est divida en 40 partes, por lo tanto el valor de cada divisin es 1/40= 0,025 (veinticinco centsimos de pulgadas).

Estas divisiones se encuentran numeradas cada cuatro lneas, formando grupos de 0,100 (cien milsimas de pulgadas), con lo cual se facilita la lectura.

El Nonio de estos instrumentos, tiene 25 divisiones, sindole valor de cada una de 0,001 (un milsimo de pulgada).

En la figura en la regla fija se tiene 0,950 y en el Nonio 0,018.

La medida es 0,968.

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4. METODO A SEGUIR: 2.1 El profesor explica a los alumnos el principio de funcionamiento del pi de metro y la

forma de realizar las lecturas en dicho instrumento, haciendo hincapi en identificar las caractersticas tcnicas de del citado instrumento.

2.2 Mediante ejercicios prcticos, los alumnos se familiarizan y adquieren destreza en la forma de realizar las lecturas.

2.3 Mediante ejercicios prcticos de medicin, el profesor muestra a los alumnos los diversos procedimientos de medicin segn el tipo de medicin a realizar con el pi de metro, (mediciones de exteriores, de interiores y de profundidad). Adems hace especial nfasis en las fuentes de error al medir con pi de metro.

2.4 Se repiten los puntos 4.1, 4.2 y 4.3 para el tornillo micromtrico. 2.5 Familiarizados con las lecturas y las mediciones, el profesor explica a los alumnos el

procedimiento para procesar las mediciones de un atributo y presentarla como un resultado de la medicin,( RM=RB+-IR).

2.6 Cada alumno procede a medir una dimensin de una pieza mecnica usando un pi de metro y un tornillo micromtrico. Para cada caso el alumno debe realizar las medicin al menos cinco veces, tanto en milmetros como en fracciones de pulgadas y milsimas de pulgada.

5.- VARIABLES A CONSIDERAR 5.1. Caractersticas tcnicas del pi de metro y del tornillo micromtrico. 5.3 Fuentes de error al medir con pi de metro y con tornillo micromtrico 5.4 Resultado base.

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5.5 Incertidumbre en el resultado. 5.6 Resultado de la medicin. 6.- TEMAS DE INTERROGACIN 6.1 Tipos de pi de metros y de tornillos micromtricos. 6.2 Capacidades de medicin de estos instrumentos. 6.3 Principio de funcionamiento del pi de metro y tornillo micromtrico. 7.- EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR 7.1 Pi de metro universal, resolucin en: 0,1mm y 1/16 7.2 Pi de metro universal, resolucin en: 0,02mm y 1/64 7.3 Pi de metro universal, resolucin en: 0,001 y 1/128 7.4 Tornillo micromtrico exterior, resolucin: 0.01mm, rango de operacin: 0-25mm 7.5 Tornillo micromtrico exterior, resolucin: 0.0002mm, rango de operacin: 0-1 8. LO QUE SE PIDE EN EL INFORME:

8.1 Las caractersticas tcnicas de los instrumentos empleados en el laboratorio. 8.2 Descripcin del mtodo seguido. 8.2 para cada instrumento, presentar el resultado de la medicin y la incertidumbre en el

resultado. 8.3 Un anlisis de los resultados obtenidos, comentarios y conclusiones personales. 8.4 La referencia bibliogrfica. 8.5 El apndice con: a.1. Desarrollo de los clculos. a.2. Presentacin de resultados. a.3. Grficos. a.4. Resultado de la investigacin al tema propuesto por el profesor 9.- BIBLIOGRAFA 9.1 H. Roberto Galicia Snchez y et, Metrologa Dimensional 9.2 Gua del Laboratorio Calibracin de sistemas de medicin