Calibracion de Bloques Largos

1. Instituto Nacional
de Tecnología Industrial
Centro de Desarrollo e Investigación
en Física y Metrología
Procedimiento específico: PEM06D
CALIBRACIÓN DE
BLOQUES LARGOS POR
COMPARACIÓN MECÁNICA
Revisión: Abril 2016
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2. PEM06D Lista de enmiendas: Abril 2016
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3. PEM06D Índice: Abril 2016
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NOMBRE DEL CAPÍTULO REVISIÓN
Página titular Abril 2016
Lista de enmiendas Abril 2016
Índice Abril 2016
Calibración de bloques largos por comparación mecánica Abril 2016
Apéndice 1 Abril 2016
Apéndice 2 Abril 2016

4. PEM06D: Abril 2016
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1. Objetivo.
Establecer el método para la calibración de bloques patrones largos de extremos por comparación
mecánica.
2. Alcance.
Aplicable a bloques patrones de extremos de sección rectangular de (125, 150, 175, 200, 250, 300, 400,
500, 600, 700, 800, 900 y 1000) mm de longitud.
3. Definiciones y abreviaturas.
3.1. CP : Bloque patrón a calibrar.
3.2. PR : Bloque patrón de referencia.
3.3. ILHP : Interferómetro Láser Hewlett Packard.
3.4. Palpador : Elemento de contacto entre la Máquina de medir SIP MUL 1000
y el elemento a medir.
4. Referencias.
4.1. 5528A Laser Meauserement System - User´s guide.
4.2. Traducción al español de las secciones 4 y 6 de 5528 A Laser Meauserement System -User´s guide.
4.3. Instructions Techniques pour Maquine a Mesurer Universelle Type MUL - 1000.
4.4. Traducción al español de Instructions Techniques pour Maquine a Mesurer Universelle Type MUL -
1000.
4.5. BIPM - JCGM 100:2008 Evaluation of measurement data - Guide to the Expression of Uncertainties
in Measurements
4.6. ISO/DlN 3650 - Gemetrical product specification (GPS) - Length Standars gauge blocks.
4.7. Procedimiento General 05 “Procedimiento para la elaboración y gestión de los Certificados de ca-
libración/medición e informes de ensayo/verificación
5. Responsabilidades.
5.1. Del coordinador de la UT Mecánica: supervisar la realización de las calibraciones, verificar que se
cumplan los procedimientos y revisar los resultados.
5.2. Del personal del laboratorio: Realizar las calibraciones aplicando el presente procedimiento, pro-
cesar los datos y emitir el certificado.
6. Instrucciones.
6.1. Descripción del ítem a calibrar.
6.1.1. Bloque patrón individual
6.1.2. Conjunto de bloques patrones
6.2. Parámetros a determinar.
Se determina la longitud al centro de cada CP.
6.3. Sistema de medición.
6.3.1. Bloques patrones.

5. PEM06D: Abril 2016
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MARCA
VALOR NOMINAL
(MM)
NÚMERO
DE SERIE
TESA 125 B51915
TESA 150 B52359
TESA 175 B51917
TESA 200 B52386
TESA 250 B51430
TESA 300 B50607
Hommel Werke 300 56396
Hommel Werke 400 56396
Hommel Werke 500 56396
Hommel Werke 600 56396
Hommel Werke 700 56396
Hommel Werke 800 56396
Hommel Werke 900 56396
TESA 1000 D00824
6.3.2. Instrumentos de medición.
6.3.2.1. Máquina de medir longitudinal en una coordenada SIP MUL 1000 Nº de serie 2733 rango 1000
mm, Nº de inventario INTI - 039517001, utilizada como elemento de transferencia, de ubicación y po-
sicionado del CP y PR.
6.3.2.2. Interferómetro láser Hewlett Packard modelo 5528 A Nº de serie 3020A030705, Nº de inventa-
rio INTI - 039517010.
6.3.2.3. Comparador electrónico con palpador inductivo marca TESA tipo GN22 Nº de serie HK002 de
0,1 m de sensibilidad.
6.4. Condiciones ambientales.
6.4.1. Temperatura en la sala de medición : (20,0 ± 0,5)º C.
6.4.2. Diferencia de temperatura entre CP y PR menor que 0,1ºC.
6.4.3. Humedad relativa en la sala de medición menor del 60%.
6.5. Precauciones sobre el elemento a calibrar.
Antes de proceder a la calibración se debe limpiar el CP y el PR con alcohol y papel o paño suave
Verificar que las superficies de medición no presenten ninguna anomalía, como golpes, rayas o la
presencia de óxido. En caso de que existan se indicará esta condición en el certificado.
Al finalizar la calibración volver a limpiar y lubricar el CP y el PR.
6.6. Precauciones sobre equipos propios.
6.6.1. Se debe encender el equipo láser al menos 60 minutos antes de comenzar la calibración. Se in-
troducirán los parámetros requeridos de ajuste, de acuerdo a "5528 A Laser Meauserement System -
User´s guide" :

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 El coeficiente de dilatación 11,5
-6
. ( a menos que el fabricante o el usuario indiquen otro valor)
 La cantidad de dígitos a utilizar en la medición de acuerdo a la exactitud requerida.
 El signo del desplazamiento , positivo en la dirección en que los palpadores se alejan uno de otro
(por defecto el sistema inicia en sentido contrario)
6.6.2. Todas las regulaciones por rotación de los elementos de mando de la máquina de medir longi-
tudinal en una coordenada SIP MUL 1000 finalizan en un giro en el sentido de las agujas del reloj (ro-
tación hacia la derecha). De este modo, se minimizan los errores debidos al juego y las deformaciones
elásticas.
6.7. Metodología.
6.7.1. Preparación previa del posicionado del CP y PR
Los CP y PR se deberán estabilizar en la sala de medición por un mínimo de 12 horas.
6.7.1.1. La fijación del CP y PR de longitudes de 125 mm hasta 400 mm se realiza con el dispositivo
515/DIM1 apoyándolos en los puntos de AIRY sobre los rodillos que posee el dispositivo y sujetándolos
con el sistema de fijación. Dicho dispositivo monta sobre la mesa universal (515).
6.7.1.2. La fijación del CP y PR de longitudes mayores a 400 mm y hasta 1000 mm se realiza apoyan-
do el punto de AIRY izquierdo de ambos sobre el rodillo del dispositivo 515/DIM1 ubicado sobre la
mesa universal (515) y sujetándolo con el sistema de fijación mientras que el extremo derecho se apo-
yará en el punto de AIRY sobre el rodillo que posee el dispositivo 607/DIM2 ubicado sobre la platina
(607) , sujetándolo con el sistema de fijación.

7. PEM06D: Abril 2016
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Para mayor detalle de los números entre paréntesis de la SIP MUL 1000, ver el manual de Instructions
Techniques pour Maquine a Mesurer Universelle Type MUL – 1000 y su traducción.

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6.7.2. Se montan sobre los palpadores (26) y (27) los palpadores esféricos de acero de diámetro 8
mm.(502)
6.7.3. Se ubican los sensores de temperatura sobre el CP y el PR (1)
6.7.4. Se coloca el PR entre los palpadores de la SIP MUL 1000, se aproxima el PR al palpador fijo y
luego se aproxima el palpador móvil con el volante de desplazamiento rápido del chariot (39), se blo-
quea la palanca del chariot (20), accionar el volante de regulación fina del chariot (21) y se acerca a ce-
ro la aguja del comparador electrónico.
Se alinea el PR respecto de los palpadores en el plano vertical y horizontal por aproximaciones sucesi-
vas al punto de inversión, ubicando la aguja en el punto 0 del comparador electrónico.
6.7.5. Se registra en la planilla del Anexo 2 el valor inicial leído sobre el patrón de referencia (VPRi.),
como así también las temperaturas iniciales (ti).

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6.7.6. Se separa el palpador móvil (26), se posiciona entre palpadores el CP a calibrar y se procede de
acuerdo a lo indicado en 6.8.4
6.7.7. Se registra en la planilla del Anexo 2 en el lugar correspondiente a CP a medir, el valor indicado
en el interferómetro expresado como VCP
6.7.8. Se repiten las operaciones 6.8.4 y 6.8.5 , obteniéndose en este caso el valor de cierre final del PR,
expresado como VPRf y registrando las temperaturas finales (tf) , se completa el ciclo de medición.
Si la diferencia : VPRf - VPRf , es mayor de 0,0004 mm en valor absoluto , el ciclo de medición será des-
cartado.
6.7.9. Se repite el ciclo de medición puntos 6.8.4 a 6.8.8, como mínimo 5 veces.
6.7.10. De acuerdo a lo indicado en el anexo 3 pueden ser requeridas repeticiones adicionales
(1) En el anexo 1 se muestra la disposición para cada ciclo de medidas
6.8. Resultados de la calibración.
6.8.1. Se calcula la diferencia de longitud a 20 ºC , entre el CP y el PR para cada ciclo de medición me-
diante la siguiente expresión (ver Anexo 2):
𝐝(𝟐𝟎º𝐂) = (𝐕𝐂𝐏 − 𝐕̄ 𝐏𝐑 + 𝐥 𝐏𝐑) × (𝟏 − 𝛂 𝐂𝐏 𝛉 𝐂𝐏) − 𝐥 𝐏𝐑 × (𝟏 − 𝛂 𝐏𝐑 𝛉 𝐏𝐑)
Donde:
d : Diferencia de longitud entre el CP y el PR para cada ciclo
VCP: valor leído en el ILHP correspondiente al CP.
V̄PR: Valor promedio de las lecturas del ILHP correspondientes al PR.
V̄PR =
VPRi + VPRf
2
ααCP : Coeficiente de dilatación térmica correspondiente al CP
ααPR: Coeficiente de dilatación térmica correspondiente al PR
θ𝜃CP : Corrimiento térmico promedio correspondiente al CP
𝜃CP =
tCPi + tCPf
2
− 20
θ𝜃PR : Corrimiento térmico promedio correspondiente al PR
𝜃PR =
tPRi + tPRf
2
− 20
Finalmente se determina la media aritmética de las mediciones
d̄ =
∑n
i=1 di
n

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Donde:
d : promedio de las mediciones realizadas.
di : resultado de la medición de cada ciclo i.
n : número de ciclos de la medición
y la longitud del CP como :
lCP = lPR + d¯
Donde:
lCP
: Longitud del CP
lPR : Longitud del PR de acuerdo a su certificado de calibración
6.8.2. Evaluación de la incertidumbre de la calibración.
Modelo matemático (2)
𝑙 = 𝑓(𝑙𝑠, 𝑠, 𝛼 𝑠, 𝛿𝛼, 𝛿𝜃) = 𝑙 𝑠 + 𝑑 + 𝑙 𝑠 ⋅ (𝛿𝛼 ⋅ 𝜃 + 𝛼 𝑠 ⋅ 𝛿𝜃)
(2) Por comodidad en la notación se designan sin subíndices los parámetros del CP y se emplea el subíndice “s” para el PR
Contribuciones
6.8.2.1. Incertidumbre estándar asociada a la longitud de referencia (PR) u(lp) :
Se obtiene del certificado de calibración del PR , siendo su coeficiente de sensibilidad :
𝛛𝐟
𝛛𝐥 𝐬
= 𝟏 − (𝛅𝛂 ⋅ 𝛉 + 𝛂 𝐬 ⋅ 𝛅𝛉)
6.8.2.2. La incertidumbre estándar asociada a la diferencia de longitudes medida (d) , tiene una com-
ponente debida a repetibilidad de las mediciones u(d) (tipo A.) , que es estimada estadisticamente,
basándose en la serie actual de mediciones a partir de:
s(d̄) =
s(d)
√n
u(d) = s(d̄)
Donde:
s(d) : desviación estándar experimental del valor promedio informado
y otra debida a los efectos sistemáticos del DLHP estimada a partir de la expresión :
u(hp) = 0,08µm + 1,5 ⋅ L ⋅ 10−6
(para uk = 2)
Que luego de ser normalizada otorga el valor :
u(hp) = 0,00004mm + d × 0,75 ⋅ 10−6
(para uk = 1)

11. PEM06D: Abril 2016
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las dos componentes asociadas a la diferencia de longitudes medida (d) , contribuyen con coeficiente
unitario
6.8.2.3. Incertidumbre estándar asociada a la medición de temperaturas :
6.8.2.3.1. El apartamiento de la temperatura del patrón respecto a la temperatura de referencia está
dado por la expresión :
𝜃 = 𝑡 𝑝 − 20ºC
Siendo
u(𝜃) = u(tp) = �u(tpm)2 + u(tps)2
Donde u(tps) es estimada estadisticamente, basándose en la desviación estándar experimental de la
serie actual de mediciones y u(tsm) es la contribución sistemática de los sensores de temperatura
empleados.
Su coeficiente de sensibilidad es :
𝜕l
𝜕𝜃
= −ls ⋅ 𝛿𝛼
6.8.2.3.2. Existe una segunda contribución de u(𝜽θ) derivada del desarrollo en series de Taylor que
conduce de la expresión 6.9.1 a la expresión 6.9.2
𝐝 = 𝐥 𝐂𝐏(𝟏 + 𝛂 𝐂𝐏 𝛉 𝐂𝐏) − 𝐥 𝐏𝐑(𝟏 + 𝛂 𝐏𝐑 𝛉 𝐏𝐑)=>𝐥 =
𝐥 𝐬(𝟏 + 𝛂 𝐬 𝛉 𝐬) + 𝐝
(𝟏 + 𝛂𝛉)
≈ 𝐥 𝐬 + 𝐝 + 𝐥𝐬(𝛂 𝐬 𝛉 𝐬 − 𝛂𝛉)+. . . ..
6.8.2.4. siendo el término de orden superior considerado :
𝐥 𝐬 ⋅ 𝐮(𝜹𝜶) ⋅ 𝐮(𝜽)
considerándose entonces para esta 𝐥 𝐬 ⋅ 𝐮(𝜹𝜶)segunda contribución de u(θ) , el coeficiente de sensibili-
dad :
Incertidumbre estándar asociada a la diferencia de temperaturas :
La diferencia de temperaturas aparece en la expresión 6.9.2 como :
𝛿𝜃 = 𝜃 − 𝜃s = tCP − tPR
La incertidumbre asociada a este parámetro no es completamente dependiente exactitud de los
sensores de temperatura (si se tiene en cuenta lo indicado en 5.2.2 de la referencia 4.6) , sino mas bien
a su apareamiento y uniformidad (capacidad de otorgar iguales indicaciones sobre cuerpos a igual
temperatura , poseer iguales contantes de tiempo) y de la posibilidad de corregir o compensar sus
diferencias
(1)
La componente u(δθ𝛿 𝜃) contribuye afectada del coeficiente de sensibilidad :
𝜕f
𝜕𝜃
= −ls ⋅ 𝛼s
(1) En el anexo 1 se muestra la disposición para cada ciclo de medidas

12. PEM06D: Abril 2016
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6.8.2.5. Incertidumbre estándar asociada al coeficiente de dilatación del patrón:
6.8.2.5.1. Si no se cuenta con datos del fabricante o determinaciones específicas del mismo , el coefi-
ciente se asumirá (tanto para el CP como para el PR) comprendido en la especificación 5.2.2 de la refe-
rencia 4.6 :
𝛂 = (𝟏𝟏, 𝟓 ± 𝟏, 𝟎)
su incertidumbre :
𝐮(𝛂) =
𝟏
√𝟑
y su coeficiente de sensibilidad :
𝜕f
𝜕𝛼s
= −ls ⋅ 𝛿𝜃
6.8.2.5.2. Existe, también en este caso, una segunda contribución u(𝜶) derivada del desarrollo en series
de Taylor que conduce de la expresión 6.9.1 a la expresión 6.9.2.
d = lCP(1 + 𝛼CP 𝜃CP) − lPR(1 + 𝛼PR 𝜃PR)=>l =
ls(1 + 𝛼s 𝜃s) + d
(1 + 𝛼𝜃)
≈ ls + d + ls(𝛼s 𝜃s − 𝛼𝜃)+. . . ..
siendo el término de orden superior considerado :
ls ⋅ u(𝛼s) ⋅ u(𝛿𝜃)
considerándose entonces para esta segunda contribución de u(θ𝛿) , el coeficiente de sensibilidad :
𝛿𝛼 = 𝛼 − 𝛼sls ⋅ u(𝛿𝜃)
6.9.2.6 Incertidumbre estándar asociada a la diferencia de los coeficientes de dilatación :
La diferencia de los coeficientes de dilatación aparece en la expresión 6.9.2 como :
𝛿 𝛼 = 𝛼 − 𝛼s
Siendo su incertidumbre :
u(𝛿𝛼) = �(u(𝛼))2 + (u(𝛼s))2

13. PEM06D: Abril 2016
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6.9.2.7 Incertidumbre estándar asociada al error de alineación
El error de posición queda definido por la sensibilidad del comparador electrónico asumiendo que la
estimación de medio intervalo es una presunción razonable para la detección del punto de inversión
u(al) = �
0,1
2 ⋅ √3
� µm
6.9.2.8 Incertidumbre estándar asociada al enrase en cero
La incertidumbre del enrase queda definida por la sensibilidad del comparador electrónico
asumiendo que la estimación de un décimo del intervalo es una presunción razonable para la
superposición de la aguja sobre la marca cero del cuadrante
u(0) = �
0,1
10 ⋅ √3
� µm
La incertidumbre del enrase contribuye en dos oportunidades , ya que la operación se realiza sobre el
PR y sobre el CP.
6.9.2.9 Incertidumbre combinada :u(lCP) = ∑n
i=1 u(i)
6.9.2.10 Incertidumbre expandida
El factor de cobertura para obtener un nivel de confianza normalizado del 95 % se calcula a partir de
los grados efectivos de libertad (expresión Welch-Satterthwaite) y la distribución t.
𝜈eff =
u(lCP)4
∑n
i=1 ui
4
𝜈i
Luego se informará :
lCP = lCP
¯ ± U
Donde
U = k(𝜈eff−95) × uCP
7. Métodos de registro :
Los datos relevados de acuerdo a las instrucciones 6.8._._ podrán ser ingresados directamente en la
planilla de cálculo (PEM06D_A2) o colectados en protocolos de formato compatible , para luego ser
procesados.

14. PEM06D: Abril 2016
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Copia No Controlada
8. Informe de resultados :
Los resultados obtenidos se informan de acuerdo a lo indicado en el PG05 (Referencia 4.7)
9. Anexos
ANEXO Nº TITULO
1 Esquema de medición - disposición para cada ciclo de medidas
2 Planilla de cálculo.
3 Programa de control

15. PEM06D Apéndice 1: Abril 2016
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Copia No Controlada
Esquema de medición
A fin de minimizar los efectos de la falta de apareamiento entre los sensores térmicos y la carga
térmica del operador los elementos serán dispuestos en el siguiente esquema para cada ciclo de
medida.

16. PEM06D Apéndice 2: Abril 2016
1 de 1
Copia No Controlada
Planilla de cálculo.

18. PEM06D Apéndice 3: Abril 2016
1 de 2
Copia No Controlada
Programa de control
1)Objetivo : Establecer mecanismos de aseguramiento de la calidad de los resultados
2)Alcance : Será aplicado en secuencia rutinaria
(3.1)
o cuando se observen resultados anómalos
(3.2)
3)Definiciones :
3.1)Secuencia rutinaria : Se efectuará la medición de al menos un elemento testigo cada seis meses.
3.2)Resultados anómalos : Se definen como aquellos que muestran , para un bloque en buen estado
desvíos que exceden inequivocamente su tolerancia de grado o cuando no se observa solapamiento
con resultados obtenidos de registros históricos.
Si el grado no está indicado se asumirán las tolerancias indicadas en ISO 3650 , para el grado 2.
3.3)Elementos Testigo : Bloques cuya desviación respecto de los patrones de referencia es conocida
para un momento determinado y evaluada en su variabilidad.
3.4)Error normalizado En
Es el que surge de la expresión :
En =
Xr − Xa
�Ur
2
− Ua
2
3.5) Limite de advertencia : 1>|En|>0,8
3.6) Limite de Control : |En|>1
donde el subíndice r , corresponde a referencia o registro y el subíndice a refiere a la medición , o la
incertidumbre actual.
4)Desarrollo :
4.1)Elemento Testigo :
4.1.1) Conjunto de bloques patrones KOBA (125-500) mm
4.1.2) Conjunto de bloques patrones KOBA (600-1000) mm
4.1.3) Conjunto de bloques patrones Frank (125-500) mm
4.1.4) Bloque patrón TESA 1000 mm
4.1.5) Bloque patrón HOMMEL WERKE 300 mm
4.2)Cada bloque testigo cuenta con una planilla de seguimiento donde se reunen sus antecedentes
históricos.
4.3)Por cada nueva medición que se agregue se calcula el error normalizado En (respecto del valor de
registro con que se cuente hasta ese momento)
4.4)Cuando un resultado alcanza el límite de advertencia , deben investigarse otros testigos y la
frecuencia de rutina se incrementa en un factor 10 (dos controles mensuales) , hasta localizar la causa
del problema.
4.5)Cuando un resultado supera el límite de control , debe detenerse el servicio , hasta resolver el
causa del problema.
4.6)Un resultado anómalo se considera validado , si la medición del testigo muestra el proceso por
debajo del límite de advertencia

19. PEM06D Apéndice 3: Abril 2016
2 de 2
Copia No Controlada
4.7)Modelo de registro