Metrologia

1. 1
Francisco Valenzuela Gálvez francisco.valenzuela@usach.cl

2. 2
CONTENIDOS PARA EL LOGRO DE APRENDIZAJES ESPERADOS
1. Introducción 04
2. Metrología 10
3. Características de los Sistemas de Medición 08
4. Tolerancias de Fabricación 10
5. Ajustes y Calibres 08
6. Mecanizado con Arranque de Virutas 36
7. Planificación y Administración del Mecanizado con Arranque de Virutas 20
8. Evaluación 06
METODOLOGIA
-Método expositivo
-Grupos de discusión
-Aprendizaje basado en problemas
Período de clases 2° Semestre 2013
LUNES 30 DE SEPTIEMBRE HASTA EL DÍA 25 DE ENERO DEL 2014.

3. 3
EVALUACION
Prueba Parcial N°1: ponderación:50%
Prueba Parcial N°2: ponderación:50%
Prueba POR Reemplaza nota más baja
BIBLIOGRAFÍA BASICA
GARCÍA MATEOS: “Tolerancias, ajustes y calibres”
G. BOOTHROYD: “Fundamentos del Corte de Metal y de las Máquinas Herramientas”
GIAN FEDERICO MICHELETTI: “Mecanizado por Arranque de Virutas”
DINO FERRASI: “Fundamentos da Usinagem dos Metais”
GASPAR ERICH STEMMER: “Ferramentas de Corte”
E.P. DE GARMO: “Materiales y Procesos de Fabricación”
LAWERENCE E. DOYLE Y OTROS: “Materiales y Procesos de Manufactura Para Ingenieros”
H.B. MAYNARD: “Manual de Ingeniería de la Producción”
ALFORD Y BANGE: “Manual de la producción”
MARIO ROSSI: “Máquinas Herramientas”
O I T: “Estudio del Trabajo”
SORIANO: “Proyecto y Diseño de Utilajes”
RALPH BARNES: “Estudio de Tiempos y Métodos”
J. KARR: “Técnicas Modernas de Producción del Trabajo”
SÁNDVIC: “Catálogo de Herramientas de Corte”

4. 4
INTRODUCCIÓN
1. Historia de los materiales
1.1 Concepto
1.2 Cronología de los materiales
2. Estructura de los materiales
3. Propiedades de los materiales
3.1 Peso especifico
3.2 Calor específico
3.3 Conductividad térmica
3.4 Propiedades eléctricas
4. Clasificación de los materiales
4.1 Ejemplos
5. Otra clasificación de los materiales
5.1 Los metales
5.2 Cerámicos
5.3 Polímeros
6. Usos de los materiales
7. Importancia de los materiales
7.1 Ejemplos

5. 5
Los seres humanos siempre han utilizado materiales de la
naturaleza de manera selectiva, y que a través de los años ha
ejercido gran influencia en las sociedades de todo el mundo.
Hoy en día, se trabaja con el único fin de descubrir nuevos
materiales y reinventar los ya conocidos, con el propósito de
mejorar la economía y poder aprovechar de manera óptima los
recursos que se tienen a la mano.

6. 6
1. Historia de los materiales
1.1 Concepto:
Los materiales son las sustancias que componen cualquier
producto o cosa y se han utilizado desde el comienzo de la
civilización. Por ejemplo; los primeros artistas que pintaron
sobre paredes rocosas, hacían sus propias pinturas de los
pigmentos rojos y amarillos que se encuentran en la tierra,
que hoy en día conocemos como los minerales hematita y
ocre.

7. 7
1.2 Cronología de los materiales
III milenio adC - Invención de la metalurgia del cobre para ornamentación.
II milenio adC - El bronce se usa en la fabricación de armas.
Siglo XVI adC - Los hititas desarrollan la metalurgia del hierro.
Siglo XIII adC - Invención del acero cuando el hierro y el carbón son combinados
apropiadamente.
Siglo X adC - Vidrio en Grecia y Siria.
Años 50 adC - Técnicas de soplado de vidrio en Fenicia.
Siglo VIII - La porcelana es inventada en China.
1450s - El cristal es inventado por Ángelo Barovier.
1590 - Las lentes de vidrio son usadas por primera vez en microscopios y telescopios en
los Países Bajos.
1738 - William Champion patenta un proceso para la producción de zinc por destilación
de carbón.

8. 8
1799 - Alessandro Volta crea la primera batería eléctrica basada en cobre y zinc.
1821 - Thomas Johann Seebeck inventa el termopar.
1824 - Joseph Aspin patenta el cemento Portland.
1825 - Hans Christian Orsted produce aluminio metálico.
1839 - Charles Goodyear inventa la vulcanización del caucho.
1839 - Jacques Daguerre y William Fox Talbot inventan la fotografía a base de placas de plata.
1855 - Proceso Bessemer para la producción masiva de acero.
1861 - James Clerk Maxwell muestra la fotografía en color.
1883 - Charles Fritts construye las primeras placas solares usando obleas de selenio.
1902 - August Verneuil desarrolla un proceso para la fabricación de rubíes sintéticos.
1909 - Leo Baekeland crea la Baquelita, plástico sólido termoestable.
1911 - Descubrimiento de la superconductividad.
1924 - Pyrex, un cristal con un coeficiente de expansión a muy baja temperatura.
1931 - Julius Nieuwland crea el neopreno, un caucho sintético.
1931 - Wallace Carothers crea el nylon.
1938 - Roy Plunkett descubre el proceso para hacer politetrafluoroetileno, mejor conocido como
teflón.
1947 - Primer transistor de germanio.
1947 - Primera aplicación comercial de una cerámica piezoeléctrica en una aguja de fonógrafo.

9. 9
1951 - Visión de átomos individuales por vez primera usando el microscopio.
1953 - Karl Ziegler descubre la catálisis metálica con la que mejorar la resistencia de los
polímeros de polietileno.
1954 - 6% de eficiencia en placas solares de silicio en los Laboratorios Bell.
1968 - Pantalla de cristal líquido desarrollado por RCA.
1970 - Invención de la Fibra óptica por Corning.
2. Estructura de los materiales
Integrados por átomos organizados de diferentes maneras, dependiendo
del material que se trate y el estado en el que se encuentra.

10. 10
Cuando un material se encuentra en forma de gas, sus átomos están más
dispersos o desordenados (a una mayor distancia uno de otro) en
comparación con los átomos de ese mismo material pero en estado líquido
o sólido.
Existen materiales en los que sus átomos siempre están en desorden o
desalineados aún en su estado sólido, a estos materiales se les llama
materiales amorfos, un ejemplo es el vidrio, al que se considera como un
líquido solidificado.

11. 11
3. Propiedad de los materiales:
3.1 Peso Especifico
Materiales Peso especifico
Lb/pulg3 g/cm3
Aluminio 0.098 (2.70)
Cobre 0.324 (8.97)
Hierro 0.284 (7.87)
Plomo 0.410 (11.35)
Vidrio 0.094 (2.60)
Plástico 0.076 (2.10)
Acero 0.284 (7.87)
Estaño 0.264 (7.31)
Pino radiata 0.022 (0.60)
Ladrillo 0.065 (1.80)
Peso especifico
El peso especifico de un cuerpo es el cociente o
relación entre su peso y el volumen que ocupa un
cuerpo.
3
w g
P
V cm
⎡ ⎤
= ⎢ ⎥⎣ ⎦

12. 12
3.2 Calor específico
Calor específico C: Cantidad de energía calorífica necesaria para
incrementar la temperatura de una sustancia en un grado.
La ecuación se usa para determinar la cantidad de energía
necesaria para calentar en un horno un cierto peso de un metal a una
temperatura elevada dada, donde:
• H= cantidad de energía calorífica, Btu (J)
• C= calor específico del material, Btu/lb.°F (J/kg.°C)
• w= peso del material Lb (kg)
• T2 – T1= cambio de temperatura, °F (°C).
2 1( )H Cw T T= −

13. 13
El calor específico tiene el mismo valor numérico en Btu/Ibm-°F o Cal/g-°C;
Tabla de calor específico
Materiales
Calor específico
Kcal/g-°C
Aluminio 210
Hierro Fundido 110
Cobre 92
Hierro 110
Plomo 31
Magnesio 250
Níquel 105
Acero 110
Madera 400
Vidrio 200
Ladrillo Refractario 210

14. 14
3.3 Conductividad térmica
Conductividad térmica de k: mide la capacidad de transferir calor a
través de un material. Se haya a través del coeficiente de
conductividad térmica k.
• Unidad de medida (J/seg.m.°C)]
• k es generalmente alto en los metales y bajo en los cerámicos y
plásticos.

15. 15
Material:
Metales
Conductividad térmica
(J/seg-m-°C)
Aluminio 220
Hierro fundido 60
Cobre 380
Hierro 72
Ladrillo 0,80
Ladrillo refractario 0,50
Níquel 70
Acero 47
Madera 0,13
Vidrio 0,80
Fibra de vidrio 0,05
Tabla de conductividad térmica

16. 16
3.4 Propiedades eléctricas
Resistividad eléctrica: Es la resistencia que pone un material
conductor al paso de la corriente.
Conductividad eléctrica: Es la facilidad con la que cargas
eléctricas se mueven a través de un material conductor.

17. 17
Tabla de propiedades eléctricas
Material Resistencia ( ) a
Conductores 10-6 a 10-8
Aluminio 2.8 x 10-8
Aleaciones de aluminio 4.0 x 10-8
Hierro fundido 65.0 x 10-8 b
Cobre 1.7 x 10-8
Oro 2.4 x 10-8
Hierro 9.5 x 10-8
Plomo 20.6 x 10-8
Magnesio 4.5 x 10-8
Níquel 6.8 x 10-8
Plata 1.6 x 10-8
Acero bajo carbono 17.0 x 10-8 b
Acero inoxidable 70.0 x 10-8
Estaño 11.5 x 10-8
Zinc 6.0 x 10-8
Carbono 5000 x 10-8 (aproximado)
Semiconductores 101 a 105
Silicio 1.0 a 103
Ω-m

18. 18
4. Clasificación de los Materiales
Metálicos
No
Metálicos
Ferrosos
Su principal componente es el fierro, sus principales características son su gran
resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el
estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio.
No ferrosos
Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales
ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior.
Inorgánicos
Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetal o relacionados
con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten
el calor mejor que las sustancias orgánicas.
Orgánicos
Son así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos
materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el
alcohol o los tretracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas
temperaturas.
Materiales

19. 19
4.1 Ejemplos
Metálicos ferrosos: aceros; fundiciones.
Metálicos no ferrosos: aluminio; cobre; níquel; plomo; zinc.
No Metálicos orgánicos: plásticos; productos del
petróleo; madera y derivados.
No Metálicos inorgánicos: cemento; cerámicos vidrio;
grafito.

20. 20
5. Otra clasificación de los Materiales
Los materiales se clasifican generalmente en tres grupos:
5.1 Metales
5.2 Cerámicos
5.3 Polímeros

21. 21
5.1 Los metales
Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y
térmica, alta resistencia, rigidez, ductilidad. Son útiles en
aplicaciones estructurales o de carga.
ѳ Ejemplos:
• Hierro
• Cobre
• Aluminio
• Níquel
• Titanio

22. 22
5.2 Cerámicos
Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a
menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y
quebradizos.
ѳ Ejemplos:
• Ladrillos
• Vidrio de loza
• Aislantes
• abrasivos

23. 23
5.3 Polímeros
5.3.1 Polímeros termoplásticos: Se caracteriza porque las cadena
moleculares no están conectadas de manera rígida, tienen buena
ductibilidad y conformabilidad.
5.3.2 Polímeros termoestables: Son más resistentes, a pesar de que sus
cadenas moleculares fuertemente enlazadas los hacen más frágiles.
Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de
moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y
térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a
temperaturas elevadas.

24. 24
6. Uso de los Materiales
Los materiales, junto con la energía han sido utilizados por
el hombre para mejorar su nivel de vida.
Basta con mirar a nuestro alrededor para darnos cuenta de la
importancia que ha cobrado la presencia de los materiales.

25. 25
Nuestro bienestar depende, en mucho, de los materiales que
usamos para vestirnos, para construir nuestras viviendas, en el
transporte, para preservar y empacar alimentos y, en general,
para producir los incontables bienes que abundan en los
comercios. Usamos vidrios, maderas, plásticos, cemento,
cerámicas, metales ...

26. 26
Entre los usos más comunes se encuentran:
• La madera
• El hormigón
• El ladrillo
• El acero
• El plástico
• El vidrio
• El caucho
• El aluminio
• El cobre y
• El papel

27. 27
7. Importancia de los Materiales
La investigación y desarrollo en esta materia ha generado la
producción de nuevos materiales y el procesado de éstos hasta
convertirlos en productos acabados y con mayor valor
agregado, que constituye una parte importante de nuestra
economía.
La búsqueda de nuevos materiales progresa continuamente y de
acuerdo a las necesidades para la cual son requeridos.

28. 28
Ejemplos:
Los ingenieros mecánicos buscan materiales para altas
temperaturas, de modo que los motores de reacción puedan
funcionar con mayor eficiencia.
Los ingenieros eléctricos procuran encontrar nuevos materiales
para conseguir que los dispositivos electrónicos puedan operar a
mayor velocidad y temperatura.

29. 29
Es la ciencia que tiene por
objetivo el estudio de las
mediciones y deriva de las
palabras griegas “METRÓN”
que significa medida y
“LOGOS” estudio tratado o
conocimiento.
METROLOGÍA

30. 30
METROLOGÍA CIENTIENTÍÍFICAFICA
Se dedica a materializar y conservar las
Unidades de cada magnitud.
La materialización se lleva a cabo, mediante
experimentos físicos basados en fenómenos
naturales.
Permite diseminar las Unidades a través de
patrones primarios de reconocimiento
internacional.

31. 31
Su organizaciSu organizacióón se basa en sistemas den se basa en sistemas de
certificacicertificacióón y de acreditacin y de acreditacióón por parte den por parte de
organismos privados y/o autoridades nacionales.organismos privados y/o autoridades nacionales.
Las empresas desarrollan sus sistemas deLas empresas desarrollan sus sistemas de
confirmaciconfirmacióón metroln metrolóógica .gica .
METROLOGÍA INDUSTRIAL
Se caracteriza por la diseminaciSe caracteriza por la diseminacióón de cada Unidad a travn de cada Unidad a travéés de patroness de patrones
de referencia y de trabajo.de referencia y de trabajo.
Ello se logra a travEllo se logra a travéés de sucesivas calibraciones y verificaciones,s de sucesivas calibraciones y verificaciones,
abarcando desde los patrones primarios hasta los instrumentos deabarcando desde los patrones primarios hasta los instrumentos de lala
industria.industria.
AquAquíí se desenvuelven los laboratorios de calibracise desenvuelven los laboratorios de calibracióón y de ensayo.n y de ensayo.
Ellos evidencian su trabajo a travEllos evidencian su trabajo a travéés de certificados de calibracis de certificados de calibracióón y den y de
los informes de resultados de diversaslos informes de resultados de diversas interinter--comparaciones.comparaciones.

32. 32
METROLOGÍA LEGAL
Se refiere a la protecciSe refiere a la proteccióón de los derechos del consumidor y de los interesesn de los derechos del consumidor y de los intereses
del productor, en el sentido de proveer los mecanismos para evaldel productor, en el sentido de proveer los mecanismos para evaluar lauar la
calidad y cantidad de los bienes y la adecuacicalidad y cantidad de los bienes y la adecuacióón de sus precios.n de sus precios.
Incluye, desde hace algunos aIncluye, desde hace algunos añños, aspectos de proteccios, aspectos de proteccióón a la salud,n a la salud,
seguridad industrial y la conservaciseguridad industrial y la conservacióón del medio ambiente.n del medio ambiente.
Considera actividades de control,Considera actividades de control,
homologacihomologacióón y verificacin y verificacióón perin perióódicadica
de las exigencias tde las exigencias téécnicas y jurcnicas y juríídicasdicas
de mde méétodos e instrumentos detodos e instrumentos de
medicimedicióón.n.

33. 33
Calibración
Conjunto de operaciones que establecen, en condicionesConjunto de operaciones que establecen, en condiciones
especificadas, la relaciespecificadas, la relacióón entre los valores de una magnitudn entre los valores de una magnitud
indicados por un instrumento de mediciindicados por un instrumento de medicióón, o por un sistema den, o por un sistema de
medicimedicióón, o los valores representados por una medidan, o los valores representados por una medida
materializada o por un material de referencia, y los valoresmaterializada o por un material de referencia, y los valores
correspondientes de esa magnitud materializados por patrones.correspondientes de esa magnitud materializados por patrones.
El resultado de una mediciEl resultado de una medicióón permite atribuir a lasn permite atribuir a las
indicaciones, los valores correspondientes del mensurando oindicaciones, los valores correspondientes del mensurando o
determinar las correcciones que deben aplicar a lasdeterminar las correcciones que deben aplicar a las
indicaciones.indicaciones.
El resultado es el informe o certificado de calibraciEl resultado es el informe o certificado de calibracióón.n.
++
--
Que
errores ?

34. 34
Verificación
Conjunto de operaciones llevadas a caboConjunto de operaciones llevadas a cabo
por un organismo oficial (o bien por otropor un organismo oficial (o bien por otro
organismo legalmente autorizado) y queorganismo legalmente autorizado) y que
tiene como finalidad constatar o afirmartiene como finalidad constatar o afirmar
que el instrumento satisface plenamente lasque el instrumento satisface plenamente las
exigencias de los reglamentosexigencias de los reglamentos
PASA
Cumple
+
-
No cumple

35. 35
INCERTIDUMBRE
ParParáámetro asociado al resultado de una medicimetro asociado al resultado de una medicióón quen que
caracteriza la dispersicaracteriza la dispersióón de los valores que podrn de los valores que podrííanan
razonablemente ser atribuidos al mensurando.razonablemente ser atribuidos al mensurando.
TRAZABILIDAD
Propiedad del resultado de una mediciPropiedad del resultado de una medicióón o del valorn o del valor
de un patrde un patróón, tal que pueda relacionarse conn, tal que pueda relacionarse con
referencias establecidas, generalmente patronesreferencias establecidas, generalmente patrones
nacionales o internacionales, a travnacionales o internacionales, a travéés de una cadenas de una cadena
interrumpida de comparaciones, todas ellas coninterrumpida de comparaciones, todas ellas con
incertidumbres determinadas.incertidumbres determinadas.
El establecimiento de la trazabilidad es fundamental para que loEl establecimiento de la trazabilidad es fundamental para que los resultados des resultados de
mediciones sean comparables constituymediciones sean comparables constituyééndose en una fuerte base de apoyo a lasndose en una fuerte base de apoyo a las
transacciones comerciales, manteniendo una relacitransacciones comerciales, manteniendo una relacióón entre los resultados den entre los resultados de
mediciones y los valores de patrones de valor metrolmediciones y los valores de patrones de valor metrolóógico claramente definidosgico claramente definidos
dentro de criterios aceptados internacionalmente.dentro de criterios aceptados internacionalmente.

36. 36
Sistema Internacional de Unidades (SI)
El 20 de Mayo de 1875, hace ya mEl 20 de Mayo de 1875, hace ya máás de 100 as de 100 añños, diecisiete estadosos, diecisiete estados
suscribieron en Parsuscribieron en Paríís, la Convencis, la Convencióón del Metro, a ran del Metro, a raííz de la cual se adoptz de la cual se adoptóó elel
““Sistema MSistema Méétrico de Unidadestrico de Unidades””..
Se iniciSe inicióó asasíí una etapa de racionalizaciuna etapa de racionalizacióón en materia de medidas, tendiente an en materia de medidas, tendiente a
mejorar la comunicacimejorar la comunicacióón humana en el campo del conocimiento y deln humana en el campo del conocimiento y del
comercio.comercio.

37. 37 37
El Sistema Internacional de Unidades fue creado el aEl Sistema Internacional de Unidades fue creado el añño 1960 en la 11a.o 1960 en la 11a.
Conferencia General de Pesas y MedidasConferencia General de Pesas y Medidas ––CGPMCGPM--
Los participantes de la ConferenciaLos participantes de la Conferencia
decidieron basar el sistema en sietedecidieron basar el sistema en siete
claramente definidas y distintasclaramente definidas y distintas
Unidades BUnidades Báásicas.sicas.
NOMBRE SIMBOLO CANTIDAD
metro m longitud
segundo s tiempo
kilogramo kg masa
kelvin K Temperatura termodinámica
ampere A Corriente eléctrica
mol mol Cantidad de sustancia
candela cd intensidad lumínica

38. 38
Unidades Derivadas (SI)Unidades Derivadas (SI)
Algunas unidades derivadas de las unidad bAlgunas unidades derivadas de las unidad báásicas, kilogramo.sicas, kilogramo.
NombreNombre SSíímbolombolo CantidadCantidad ExpresiExpresióón (SI)n (SI)
kilogramo por metro ckilogramo por metro cúúbicobico ρρ densidaddensidad kgkg/m/m33
pascalpascal PaPa presipresióónn kgkg/(m*s/(m*s22
))
wattwatt WW potenciapotencia ((kgkg*m*m22
)/ s)/ s33
newtonnewton NN fuerzafuerza ((kgkg*m)/s*m)/s22
joulejoule JJ energenergíía, trabajoa, trabajo ((kgkg*m*m22
)/s)/s22
ohmohm ΩΩ resistencia elresistencia elééctricactrica ((kgkg*m*m22
)/(s)/(s33
*A*A22
))

39. 39
Prefijos (SI)Prefijos (SI)
Cuando se usa coherentemente las unidades hay grandes y pequeños
valores numéricos en la descripción de las cantidades. Con el objetivo de
mantener un orden de magnitud razonable de las cantidades se creó los
prefijos.
Múltiplos y sub-múltiplos del metro.
Prefijos Símbolo Factor
SI prefijo
giga G 109
1 000 000 000
mega M 106 1 000 000
kilo k 103
1000
hecto h 102 100
deca da 101
10
- - 100
metro m 1
deci d 10-1 decímetro dm 0,1
centi c 10-2 centímetro cm 0,01
mili m 10-3 milímetro mm 0,001
micro µ 10-6
micrómetro µm 0,000 001
nano n 10-9 nanómetro nm 0,000 000 001

40. 40 40
Normas de Gestión
ISO 9000 es un conjunto de normas sobre calidad y gestión continua de calidad, establecidas por la Organización Internacional de
Normalización (ISO).
Se pueden aplicar en cualquier tipo de organización o actividad orientada a la producción de bienes o servicios.
El ISO 9000 especifica la manera en que una organización ,opera sus estándares de calidad, tiempos de entrega y niveles de servicio.
Existen más de 20 elementos en los estándares de este ISO que se relacionan con la manera en que los sistemas operan.
Su implantación, aunque supone un duro trabajo, ofrece numerosas ventajas para las empresas, entre las que se cuentan con:
•Estandarizar las actividades del personal que trabaja dentro de la organización por medio de la documentación
•Incrementar la satisfacción del cliente
•Medir y monitorizar el desempeño de los procesos
•Disminuir re‐procesos
•Incrementar la eficacia y/o eficiencia de la organización en el logro de sus objetivos
•Mejorar continuamente en los procesos, productos, eficacia, etc.
•Reducir las incidencias de producción o prestación de servicios